JP5929244B2 - Thickness-slip vibration type crystal piece, thickness-shear vibration type crystal piece with electrode, crystal diaphragm, crystal resonator and crystal oscillator - Google Patents
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Description
本発明は、厚みすべり振動型水晶片に関わり、より詳細には、水晶基板にエッチングで矩形状に形成された水晶片部を有し、その水晶片部の圧電作用による振動モードが厚みすべり振動モードである厚みすべり振動型水晶片に関するものである。 The present invention relates to a thickness-shear vibration type crystal piece, and more specifically, has a crystal piece portion formed into a rectangular shape by etching on a crystal substrate, and a vibration mode by piezoelectric action of the crystal piece portion is a thickness-shear vibration. The present invention relates to a thickness-shear vibration type crystal piece that is a mode.
本発明はまた、厚みすべり振動型水晶片の関連技術として、その水晶片を用いた電極付きの厚みすべり振動型水晶片、水晶振動板、水晶振動子および水晶発振器に関するものである。 The present invention also relates to a thickness-shear vibration type crystal piece with an electrode using the crystal piece, a crystal vibration plate, a crystal resonator, and a crystal oscillator as a related technology of the thickness-shear vibration type crystal piece.
本発明では、特に、エッチングの過剰浸食の防止と水晶基板からの水晶片部の分離容易性確保との両立を図り、もって分離で得られる矩形の水晶振動板の形状精度を良好化して振動特性を向上させるための技術に関するものである。 In the present invention, in particular, both the prevention of excessive etching erosion and the separability of the quartz piece from the quartz substrate are achieved, thereby improving the shape accuracy of the rectangular quartz crystal plate obtained by the separation and improving the vibration characteristics. It is related with the technique for improving.
厚みすべり振動モードとは、水晶振動板の厚み方向での表裏両面が互いに逆方向にすべるように振動するモードのことであり、高周波振動子に利用される。このモードの水晶振動板では、その振動周波数は水晶振動板の厚みに逆比例する。厚みすべり振動モードはＡＴカット水晶振動板で代表されるが、ＳＣカット水晶振動板も該当する。 The thickness shear vibration mode is a mode that vibrates so that both the front and back surfaces in the thickness direction of the quartz crystal plate slide in opposite directions, and is used for a high-frequency vibrator. In this mode of the crystal diaphragm, the vibration frequency is inversely proportional to the thickness of the crystal diaphragm. The thickness-shear vibration mode is typified by an AT-cut quartz diaphragm, but an SC-cut quartz diaphragm is also applicable.
厚みすべり振動モードの水晶振動板の代表例であるＡＴカット水晶振動板を説明する。水晶にはＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光学軸）の結晶軸がある。主面がＹ軸と直交するようにカットするのがＹカットである。そのＹカットのカット面を基準にしてＸ軸まわりに一定角度回転したカット面でカットするのがＡＴカットである。その一定角度の回転の回転方向はＹ軸をＺ軸に近づける方向であり、回転角度θは一般に３５°１５′とされている。なお、これは右水晶の場合であって、左水晶の場合はＺ軸をＹ軸に近づける方向に回転させる。ＡＴカットの様子を図１５を用いて説明する。 An AT-cut crystal diaphragm, which is a typical example of a thickness-shear vibration mode crystal diaphragm, will be described. Quartz has crystal axes of X axis (electrical axis), Y axis (mechanical axis), and Z axis (optical axis). The Y-cut is performed so that the main surface is orthogonal to the Y-axis. The AT cut is performed by cutting a cut surface rotated by a certain angle around the X axis with reference to the cut surface of the Y cut. The rotation direction of the constant angle rotation is a direction in which the Y axis approaches the Z axis, and the rotation angle θ is generally set to 35 ° 15 ′. Note that this is the case of the right crystal, and in the case of the left crystal, the Z-axis is rotated in a direction approaching the Y-axis. The state of AT cut will be described with reference to FIG.
図１５（ａ）において、細い線で描いたのがＹカットである。このＹカットの水晶振動板は直方体（３組ある平行２面が互いに垂直をなす）であり、その主面は長方形となっている。このＹカットの水晶振動板の結晶軸がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸であり、主面はＹ軸に直交している。このＹカットの水晶振動板は温度変化に対する周波数変化が比較的大きい。そこで、常温付近での温度変化に対する周波数変化を少なくするためにＡＴカットの水晶振動板が採用されるに至った。 In FIG. 15A, a Y-cut is drawn with a thin line. This Y-cut crystal diaphragm is a rectangular parallelepiped (three parallel two surfaces are perpendicular to each other), and its main surface is rectangular. The crystal axes of the Y-cut quartz diaphragm are the X-axis, Y-axis, and Z-axis, and the main surface is orthogonal to the Y-axis. This Y-cut quartz diaphragm has a relatively large frequency change with respect to temperature change. Therefore, an AT-cut quartz diaphragm has been adopted in order to reduce the frequency change with respect to the temperature change near room temperature.
図１５（ａ）において太い線で描いたのがＡＴカットである。このＡＴカットは、Ｙカットのカット面を基準にしてＸ軸まわりにＺ軸をＹ軸に近づける方向で一定角度θ（＝３５°１５′）だけ回転したカット面でカットするものである。 In FIG. 15A, the AT cut is drawn with a thick line. The AT cut is performed with a cut surface rotated by a fixed angle θ (= 35 ° 15 ′) around the X axis in a direction to bring the Z axis closer to the Y axis with reference to the cut surface of the Y cut.
このＡＴカットの３次元の軸は、元のＸ軸と回転後のＹ′軸および回転後のＺ′軸となる。このＡＴカットの水晶振動板も直方体であり、その主面はＹ′軸に直交している。「矩形」は、長方形と正方形を包括する直角四辺形を意味するが、長方形のＡＴカット水晶振動板の場合、通常、Ｘ軸方向が長辺方向、Ｚ′軸方向が短辺方向となる。ＡＴカット水晶振動板は、振動周波数の温度特性が非常に安定しており、広く使用されている。 The three-dimensional axes of this AT cut are the original X axis, the rotated Y ′ axis, and the rotated Z ′ axis. This AT-cut quartz diaphragm is also a rectangular parallelepiped, and its main surface is orthogonal to the Y ′ axis. “Rectangle” means a right-angled quadrilateral including a rectangle and a square. In the case of a rectangular AT-cut quartz diaphragm, the X-axis direction is usually the long-side direction and the Z′-axis direction is the short-side direction. AT-cut quartz diaphragms are widely used because the temperature characteristics of vibration frequency are very stable.
ところで、ＡＴカット水晶振動板は近年超小型化が進むとともに大量生産のため、旧来のダイシング方式に代えてフォトリソグラフィ技術とウェットエッチングとを用いて生産されるようになってきている。フォトリソグラフィ技術とウェットエッチングで生産する場合に課題となるのが、エッチングの過剰浸食（オーバーエッチング）である。 By the way, the AT-cut quartz crystal diaphragm has been recently produced by using a photolithography technique and wet etching instead of the conventional dicing method due to the progress of ultra-miniaturization and mass production. When producing by photolithography technology and wet etching, the problem is excessive etching erosion (over-etching).
ＡＴカット水晶振動板やＳＣカット水晶振動板にあっては、エッチングの異方性があるために、エッチング速度がＸ軸方向、Ｙ′軸方向、Ｚ′軸方向で相違する。 In the AT cut quartz crystal plate and the SC cut quartz crystal plate, the etching rate differs in the X-axis direction, the Y′-axis direction, and the Z′-axis direction because of etching anisotropy.
Ｚ′軸方向のエッチング速度が最も大きく、次いで＋Ｘ軸方向のエッチング速度、−Ｘ軸方向のエッチング速度、Ｙ軸方向のエッチング速度の順となる。ここで＋Ｘ軸方向のエッチング速度とは、＋Ｘの方から−Ｘの方へ向かう方向でのエッチング速度である。 The etching rate in the Z′-axis direction is the largest, followed by the etching rate in the + X-axis direction, the etching rate in the −X-axis direction, and the etching rate in the Y-axis direction. Here, the etching rate in the + X-axis direction is an etching rate in a direction from + X toward -X.
エッチングの過剰浸食の結果、ＡＴカット水晶振動板の外形は図１５（ｂ）のようになる。Ｘ軸のプラス側かつＹ′軸のマイナス側かつＺ′軸のプラス側の頂点ＨおよびＸ軸のプラス側かつＹ′軸のプラス側かつＺ′軸のマイナス側の頂点Ｊで大きなテーパー状のエッチングの過剰浸食Ｓ１，Ｓ２が発生する。第１の主面でのエッチングの過剰浸食Ｓ１は稜線ＨＮに沿って細長い三角形状を呈し、第２の主面でのエッチングの過剰浸食Ｓ２は稜線ＪＵに沿って細長い三角形状を呈している。また、小さいが、Ｘ軸のマイナス側かつＹ′軸のマイナス側かつＺ′軸のプラス側の頂点ＮおよびＸ軸のマイナス側かつＹ′軸のプラス側かつＺ′軸のマイナス側の頂点Ｕでもエッチングの過剰浸食Ｓ３，Ｓ４が発生する。 As a result of the excessive erosion of etching, the outer shape of the AT-cut quartz diaphragm is as shown in FIG. A large taper on the positive side of the X-axis, the negative side of the Y′-axis, the positive side of the Z′-axis, and the positive side of the X-axis, the positive side of the Y′-axis, and the vertex J on the negative side of the Z′-axis. Etching excessive erosion S1, S2 occurs. Etching excessive erosion S1 on the first main surface has an elongated triangular shape along the ridge line HN, and etching excessive erosion S2 on the second main surface has an elongated triangular shape along the ridge line JU. Further, although small, the vertex N on the negative side of the X axis, the negative side of the Y ′ axis, and the positive side of the Z ′ axis, and the vertex U on the negative side of the X axis, the positive side of the Y ′ axis, and the negative side of the Z ′ axis. However, excessive etching erosion S3 and S4 occurs.
これらのエッチングの過剰浸食が生じると、水晶振動板の外形形状が悪化し、振動領域が小さくなって振動特性の劣化を招来する。 When excessive erosion of these etchings occurs, the outer shape of the quartz diaphragm is deteriorated, the vibration region is reduced, and the vibration characteristics are deteriorated.
厚みすべり振動モードの水晶振動板は、その周波数が厚さによって決定される（厚さと周波数は反比例する）が、表裏主面において過剰浸食が占める割合が相対的に大きくなると、厚さが不足して振動特性に悪影響を与える。小型化が進むほど影響は大きい。また、高周波になるに従い、単位厚さあたりの周波数偏差が大きくなる。よって、矩形の水晶片部の角部におけるエッチングの過剰浸食は、その発生をできるだけ抑制することが重要となる。 The thickness of the thickness-shear vibration mode crystal plate is determined by the thickness (thickness and frequency are inversely proportional). However, if the ratio of excess erosion on the front and back main surfaces becomes relatively large, the thickness becomes insufficient. Adversely affects vibration characteristics. The smaller the size, the greater the impact. Further, the frequency deviation per unit thickness increases as the frequency increases. Therefore, it is important to suppress the excessive etching of etching at the corners of the rectangular crystal piece as much as possible.
厚みすべり水晶振動板（特にＡＴカットの水晶振動板）をフォトリソグラフィ技術とウェットエッチングを用いて作製するに際して避けがたいのが、上記したエッチングの過剰浸食に起因する振動特性の劣化の問題である。 The problem of deterioration in vibration characteristics due to excessive etching erosion described above is unavoidable when manufacturing a thickness-sliding quartz diaphragm (especially an AT-cut quartz diaphragm) using photolithography and wet etching. .
ウェットエッチングで作製されるＡＴカット水晶振動板では、特に、Ｘ軸プラス側に大きく発現するテーパー状のエッチングの過剰浸食のために振動特性が設計値から大きくずれてしまう。 In an AT-cut quartz crystal plate manufactured by wet etching, the vibration characteristics are greatly deviated from the design value due to excessive erosion of the taper-shaped etching that is greatly expressed on the X axis plus side.
また、超小型化に際してはチップ体積の大幅な欠如が伴い、ハンドリング上の困難性を招来する。 In addition, when miniaturization is performed, the chip volume is largely lacking, which causes a difficulty in handling.
これまで、このような問題の解決のために様々な提案がなされ続けているが、本発明もその一環としての位置づけにある。 Until now, various proposals have been made to solve such problems, and the present invention is also positioned as a part thereof.
図１６（ａ），（ｂ）はウェハ本体の支持枠部に対する水晶片部の片持ち状の支持のさせ方の２方式を示す。 FIGS. 16A and 16B show two methods of supporting the crystal piece portion in a cantilevered manner with respect to the support frame portion of the wafer body.
図１６（ａ）では＋Ｘ方向が下向きとなっており、図１６（ｂ）では＋Ｘ方向が上向きとなっている。図１６（ａ）は水晶片部１のＸ軸マイナス側の短辺部１ａの中央部をウェハ本体の支持枠部２に対して分離用連結部３を介して片持ち状に支持させた方式を示し、図１６（ｂ）は水晶片部１のＸ軸プラス側の短辺部１ｂの中央部をウェハ本体の支持枠部２に対して分離用連結部３を介して片持ち状に支持させた方式を示す。 In FIG. 16A, the + X direction is downward, and in FIG. 16B, the + X direction is upward. FIG. 16A shows a method in which the center portion of the short side portion 1a on the negative side of the X-axis of the crystal piece 1 is supported in a cantilever manner on the support frame portion 2 of the wafer body via the connecting portion 3 for separation. FIG. 16B shows a cantilevered support of the central portion of the short side portion 1b on the X-axis plus side of the crystal piece portion 1 with respect to the support frame portion 2 of the wafer body via the connecting portion 3 for separation. The method that was made to show.
図１６（ａ）では水晶片部１の長辺方向での両端部のうち分離用連結部３から遠い方の自由端側（Ｘ軸プラス側）において大きなエッチングの過剰浸食Ｓ１，Ｓ２が生じている。 In FIG. 16 (a), large etching excessive erosion S1 and S2 occurs at the free end side (X-axis plus side) far from the separation connecting portion 3 among the both ends in the long side direction of the crystal piece 1. Yes.
一方、図１６（ｂ）では水晶片部１の長辺方向での両端部のうち分離用連結部３に近い方の固定端側（Ｘ軸プラス側）において大きなエッチングの過剰浸食Ｓ１，Ｓ２が生じている。 On the other hand, in FIG. 16B, large etching excessive erosion S1 and S2 occurs at the fixed end side (X-axis plus side) closer to the separation connecting portion 3 among the both ends in the long side direction of the crystal piece 1. Has occurred.
特許文献１（特開２０１０−４４８４号公報）によれば、図１６（ａ）は旧方式で、図１６（ｂ）は新方式とされている。厚みすべり水晶振動板の技術分野における一般常識として、Ｘ軸プラス側に励振電極を形成して（Ｘ軸マイナス側に引出電極が形成される）、水晶片部のＸ軸プラス側を振動領域として利用すれば、水晶振動板の特性を最も良好に発揮させることができるとされている。 According to Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-4484), FIG. 16 (a) is an old method and FIG. 16 (b) is a new method. As common general knowledge in the technical field of thickness-slip quartz crystal plates, an excitation electrode is formed on the X-axis plus side (extraction electrode is formed on the X-axis minus side), and the X-axis plus side of the crystal piece is used as a vibration region. If used, it is said that the characteristics of the quartz diaphragm can be exhibited best.
図１６（ａ）の水晶片部１では、Ｘ軸プラス側に励振電極を形成し、Ｘ軸マイナス側に引出電極を形成することを予定している。ところが、ウェットエッチングでは水晶に対するエッチングの異方性があり、Ｘ軸マイナス側からＸ軸プラス側に向かうエッチング速度よりもＸ軸プラス側からＸ軸マイナス側に向かうエッチング速度の方が大きい。そのため、Ｘ軸プラス側の角部にエッチングが速く進行するいわゆるエッチングの過剰浸食が起こり、浸食部が形成される。水晶片部の外形形状の変化は周波数の温度特性に影響を与えるが、励振電極側の水晶片部の角部に浸食部が形成されると、予定している周波数の温度特性が得られなくなる。 In the crystal piece 1 in FIG. 16A, it is planned to form an excitation electrode on the X-axis plus side and an extraction electrode on the X-axis minus side. However, wet etching has etching anisotropy with respect to quartz, and the etching rate from the X-axis plus side to the X-axis minus side is larger than the etching rate from the X-axis minus side to the X-axis plus side. Therefore, so-called etching excessive erosion occurs in which the etching proceeds fast at the corner on the X axis plus side, and an eroded portion is formed. The change in the external shape of the crystal piece affects the temperature characteristics of the frequency, but if an erosion part is formed at the corner of the crystal piece on the excitation electrode side, the temperature characteristic of the planned frequency cannot be obtained. .
水晶片部が小さくなればなるほど、浸食部が水晶片部上で占める割合は相対的に大きくなり、浸食部による影響も大きくなる。さらに水晶片部が歪な形状になっていると、水晶振動板をハンドリングしてパッケージのベースに搭載するまでに傷等が発生しやすく、そのために不良品となるおそれが大きい。 The smaller the crystal piece, the greater the proportion of the erosion part on the crystal piece, and the greater the influence of the erosion part. Furthermore, if the crystal piece has a distorted shape, scratches and the like are likely to occur before the crystal diaphragm is handled and mounted on the base of the package, and thus there is a high risk of being a defective product.
そこで、特許文献１に開示の技術においては、図１６（ｂ）に示す対策を採っている。すなわち、Ｘ軸プラス側の短辺部１ｂが分離用連結部３によって支持枠部２に支持される形態とする。ここでは、水晶片部の中央部分に励振電極を形成し、Ｘ軸プラス側に引出電極を形成することを予定している。支持枠部２、分離用連結部３に近い側に引出電極を形成し、支持枠部２、分離用連結部３から遠い自由端側に励振電極を形成するのは、図１６（ａ）と（ｂ）とで共通ではある。 Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 1, the countermeasure shown in FIG. That is, the short side portion 1b on the X axis plus side is supported by the support frame portion 2 by the separation connecting portion 3. Here, it is planned that an excitation electrode is formed in the central portion of the crystal piece and an extraction electrode is formed on the X axis plus side. The lead electrode is formed on the side close to the support frame portion 2 and the separation connecting portion 3, and the excitation electrode is formed on the free end side far from the support frame portion 2 and the separation connecting portion 3, as shown in FIG. It is common to (b).
図１６（ｂ）の場合、エッチングの過剰浸食が生じるのはＸ軸プラス側で、それは支持枠部２、分離用連結部３に近い側である。その過剰浸食が生じる領域は引出電極を形成する領域である。一方、支持枠部２、分離用連結部３から遠い自由端側では浸食は少なく、その領域に励振電極が形成される。すなわち、水晶片部の振動領域は浸食の少ない領域であり、結果的に周波数の温度特性に与える悪影響は充分に抑制されることになる。このことから、特許文献１の技術では、ウェットエッチングにより水晶片部の外形形成を行う場合に水晶振動板の良好な特性を得ることができるとしている。 In the case of FIG. 16B, excessive etching erosion occurs on the X-axis plus side, which is the side close to the support frame portion 2 and the separation connecting portion 3. The region where excessive erosion occurs is a region where the extraction electrode is formed. On the other hand, there is little erosion on the free end side far from the support frame portion 2 and the separation connecting portion 3, and an excitation electrode is formed in that region. That is, the vibration region of the crystal piece portion is a region with less erosion, and as a result, the adverse effect on the frequency temperature characteristic is sufficiently suppressed. For this reason, in the technique of Patent Document 1, it is said that good characteristics of the crystal diaphragm can be obtained when the outer shape of the crystal piece is formed by wet etching.
特許文献２（特開２００７−１４２５２６号公報）に開示の技術においては、水晶片部のＸ軸プラス側の端部両端が水晶基板（ウェハ本体）に分離用連結部（支持部）を介して片持ち状態に一体に連結されている。その分離用連結部は、その外側面が水晶基板の外側面と面一に連続する状態に形成されている。この両外側面の面一連続形態があるためにエッチングの過剰浸食が生じる切っ掛け（トリガー）がなく、エッチング異方性があるにもかかわらず、エッチングの過剰浸食は生じないとされている。また、分離用連結部にＺ′軸方向で外向きに溝が形成され、ウェハ本体からの水晶片部の分離が容易であるとされている。特許文献６（特開２０１１−１３９５３２）でも同様である。 In the technique disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-142526), both ends of the X-axis plus side end of the crystal piece portion are connected to the crystal substrate (wafer body) via a separation connecting portion (support portion). It is integrally connected in a cantilever state. The separation connecting portion is formed such that the outer surface thereof is flush with the outer surface of the quartz substrate. It is said that there is no stagnation (trigger) that causes etching excessive erosion due to the continuous surface form of both outer side surfaces, and that etching erosion does not occur despite etching anisotropy. Further, it is said that a groove is formed outward in the Z′-axis direction in the separation connecting portion, so that it is easy to separate the crystal piece from the wafer body. The same applies to Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-139532).
特許文献３（特開２００８−９２５０５号公報）では、水晶片部のＺ′軸方向両端にある一対の分離用連結部の外側面がそれぞれ水晶片部の側面に沿って連続して形成されている。 In Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-92505), the outer side surfaces of the pair of separation connecting portions at both ends of the crystal piece portion in the Z′-axis direction are continuously formed along the side surfaces of the crystal piece portion. Yes.
特許文献４（特開２０１０−１７８３２０号公報）では、水晶振動板のＸ軸プラス側の基端部でＺ′軸方向の両端において枠部との連結のために一体的に形成された一対の分離用連結部において分離の切っ掛けとする溝が形成されている。一方の分離用連結部での溝と他方の分離用連結部での溝とは表裏方向（Ｙ′方向）で互いに逆の面に配されている。つまり、一方はＹ′軸のプラス側の主面のＺ′軸のプラス側であり、他方はＹ′軸のマイナス側の主面のＺ′軸のマイナス側である。 In Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-178320), a pair of integrally formed parts for connection with a frame part at both ends in the Z′-axis direction at the base end part on the X-axis plus side of the crystal diaphragm. A groove for separation is formed in the separation connecting portion. The groove in one separation connecting portion and the groove in the other separation connecting portion are arranged on opposite surfaces in the front-back direction (Y ′ direction). That is, one is the plus side of the Z ′ axis of the plus main surface of the Y ′ axis, and the other is the minus side of the Z ′ axis of the minus main surface of the Y ′ axis.
特許文献５（特開２０１１−１９２１３号公報）では、分離用連結部とは別に、Ｘ軸プラス側の基端部でＺ′軸方向の両端部に＋Ｘ方向に延出する突出部を水晶片部と枠部との間に架渡すようなマスクを用いてエッチングするようにしている。突出部はエッチング後には枠部から離れている。 In Patent Document 5 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-19213), apart from the connecting portion for separation, a protrusion extending in the + X direction at both ends in the Z′-axis direction at the base end portion on the X-axis plus side is a crystal piece. Etching is performed using a mask that spans between the frame portion and the frame portion. The protrusion is separated from the frame after etching.
以上のように、上記の問題の解決のために、これまで様々な提案がなされ続けているが、エッチングの過剰浸食の防止と水晶基板からの水晶片部の分離容易性確保との両立に関し、充分に満足できるものはいまだ開発がなされていないのが実情である。 As described above, various proposals have been made so far to solve the above-mentioned problems, but regarding the coexistence of prevention of excessive etching erosion and ensuring separation of the crystal piece from the crystal substrate, In fact, what is fully satisfactory has not been developed yet.
本発明はこのような事情に鑑みて創作したものであり、冒頭で述べた通り、エッチングの過剰浸食の防止と水晶基板からの水晶片部の分離容易性確保との両立を図り、もって分離で得られる水晶振動板の形状精度を良好化して振動特性を向上させることを目的としている。 The present invention has been created in view of such circumstances, and as described at the beginning, it is possible to achieve both the prevention of excessive etching erosion and the separability of the crystal piece from the crystal substrate, thereby achieving separation. The object is to improve the vibration characteristics by improving the shape accuracy of the obtained quartz diaphragm.
上記の課題を解決するため、本発明は次の手段を講じる。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following measures.
（１）本発明は、水晶基板に対するウェットエッチングによって矩形状の水晶片部が支持枠部に一体に連なった形態となる厚みすべり振動型水晶片を対象とする。ここで「矩形」は、長方形と正方形を包括する直角四辺形を意味する。 (1) The present invention is directed to a thickness-shear vibration type crystal piece in which a rectangular crystal piece portion is integrally connected to a support frame portion by wet etching with respect to a crystal substrate. Here, “rectangular” means a right-angled quadrilateral including a rectangle and a square.
厚みすべり振動型水晶片における振動モードは、水晶片部の厚み方向での表裏両主面が面方向に沿って互いに逆方向にすべるように振動する振動モードとなる。厚みすべり振動型水晶片は、その水晶結晶に対するカット型として、ＡＴカットとＳＣカットとを含んでいる。ＡＴカットは、主面がＹ軸と直交するようにカットするＹカットのカット面を基準にして、Ｘ軸まわりに一定角度回転したカット面でカットするものである。ＳＣカットは、水晶のＹ軸に直交する面をＸ軸まわりに一定角度回転し、さらにＺ軸を中心にして一定角度回転したカット面でカットするものである。 The vibration mode in the thickness-shear vibration type crystal piece is a vibration mode in which the front and back main surfaces in the thickness direction of the crystal piece portion vibrate so as to slide in opposite directions along the surface direction. The thickness shear vibration type crystal piece includes an AT cut and an SC cut as a cut type for the crystal. The AT cut is performed by cutting a cut surface rotated by a certain angle around the X axis with reference to the cut surface of the Y cut that is cut so that the main surface is orthogonal to the Y axis. The SC cut is performed by cutting a plane orthogonal to the Y axis of the crystal by a fixed angle around the X axis and further rotating by a fixed angle around the Z axis.
本発明の特徴は、上記水晶片を前提にして、前記分離用連結部を次のように構成した点にある。 A feature of the present invention resides in that the separation connecting portion is configured as follows on the premise of the crystal piece.
ここで、矩形状の水晶片部の仮想角部を定義する。 Here, the virtual corner of the rectangular crystal piece is defined.
ウェットエッチングの際には、その仮想角部は実際には角部としては現れてはおらず、水晶片部と分離用連結部との連なり領域に埋没している。 In wet etching, the virtual corner portion does not actually appear as a corner portion, but is buried in a continuous region between the crystal piece portion and the separation connecting portion.
分離用連結部において、水晶片部を支持枠部から分離して（より詳しくは分離用連結部から分離して）矩形の水晶片部を取り出すと、その矩形の水晶片部において角部が生じることとなる。この分離で生じることとなる角部に対応する部位のことを、ウェットエッチングの完了前の段階で仮想角部と称している。 In the separation connecting portion, when the quartz crystal piece is separated from the support frame portion (more specifically, separated from the separation coupling portion) and the rectangular quartz piece is taken out, a corner portion is generated in the rectangular quartz piece. It will be. A portion corresponding to the corner portion that is generated by this separation is referred to as a virtual corner portion before the completion of the wet etching.
本発明にあっては、分離用連結部の配置箇所について、水晶片部のＸ軸プラス側の基端部でのＺ′軸方向（横方向）の少なくとも１つの仮想角部およびその近傍を当てている。ここでＺ′軸方向は、前述のカットの際に主面のＺ軸から傾斜した軸のことである。 In the present invention, at least one imaginary corner portion in the Z′-axis direction (lateral direction) at the base end portion on the X-axis plus side of the crystal piece portion and the vicinity thereof are applied to the disposing portion of the separation connecting portion. ing. Here, the Z′-axis direction is an axis inclined from the Z-axis of the main surface in the above-described cutting.
さらに、少なくとも１つの分離用連結部では、実質的に直角をなして水晶片部の仮想角部を２方向から覆うような形態を採っている。水晶基板に対するウェットエッチングを行って複数の矩形状の水晶片部、支持枠部および分離用連結部の外形を形成する際に、上記の条件を満たすようなマスクパターンを形成するのである。 Further, at least one separation connecting portion is configured to cover the virtual corner portion of the crystal piece portion from two directions substantially at a right angle. A mask pattern that satisfies the above conditions is formed when the quartz substrate is wet etched to form the outer shapes of the plurality of rectangular crystal pieces, the support frame, and the separation connecting portion.
より詳しくは、次のようである。 More specifically, it is as follows.
水晶片部のＺ′軸方向端部の外側面を仮想角部に延長した面を仮想側面とし、水晶片部のＸ軸プラス側の基端面を仮想角部に延長した面を仮想基端面とする。仮想側面と仮想基端面とは仮想角部において直角に交わる。矩形状の水晶片部を分離用連結部において支持枠部から分離して矩形の水晶片部を作成する際に、仮想側面とこれに直角をなして連なる仮想基端面とを境界面として分離することを予定している。そして、少なくとも１つの分離用連結部は、仮想側面とこれに直角をなして連なる仮想基端面とを外方から覆いつつ、水晶片部に対し一体に連結される形態を採っている。 The surface obtained by extending the outer surface of the Z′-axis direction end portion of the crystal piece portion to the virtual corner portion is defined as the virtual side surface, and the surface obtained by extending the base end surface on the X axis plus side of the crystal piece portion to the virtual corner portion is defined as the virtual base end surface. To do. The virtual side surface and the virtual base end surface intersect at a right angle at the virtual corner portion. When creating a rectangular crystal piece by separating the rectangular crystal piece from the support frame at the separation connecting portion, the virtual side surface and the virtual base end surface that is perpendicular to the virtual side surface are separated as a boundary surface. I plan to do that. The at least one separation connecting portion is configured to be integrally connected to the crystal piece portion while covering the virtual side surface and the virtual base end surface continuous at right angles to the virtual side surface from the outside.
図１を用いて説明する。図１は本発明の水晶片の基本的構成の理解に役立てるための概念図である。矩形状の水晶片部１の外側面ＡをＸ軸プラス側（分離用連結部３の側）に延長した面が仮想側面Ｋ１（薄い色のハッチング領域参照）である。 This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a conceptual diagram for use in understanding the basic configuration of a crystal piece according to the present invention. A surface obtained by extending the outer surface A of the rectangular crystal piece 1 to the X-axis plus side (the separation connecting portion 3 side) is a virtual side surface K1 (refer to a light-colored hatching region).
また、水晶片部１の基端面ＥをＺ軸方向に沿って分離用連結部３側へ延長した面が仮想基端面Ｋ２（薄い色のハッチング領域参照）である。 Further, a surface obtained by extending the base end surface E of the crystal piece 1 along the Z-axis direction to the separation connecting portion 3 side is a virtual base end surface K2 (see a light-colored hatching region).
これら仮想側面Ｋ１と仮想基端面Ｋ２とが交わる交線が水晶片部１の表裏の主面と交差する点が仮想角部Ｑ１，Ｑ２である。 Virtual corners Q1 and Q2 are the points where the intersecting line between the virtual side face K1 and the virtual base end face K2 intersects the main surfaces of the front and back surfaces of the crystal piece 1.
矩形状の水晶片部１を分離用連結部３において支持枠部２から分離して矩形の水晶片部を作成する際に、仮想側面Ｋ１と仮想基端面Ｋ２とを境界面として分離することが予定されている。 When the rectangular crystal piece 1 is formed by separating the rectangular crystal piece 1 from the support frame 2 in the separation connecting portion 3, the virtual side face K1 and the virtual base end face K2 may be separated as a boundary surface. is planned.
分離用連結部３は、水晶片部１における仮想側面Ｋ１とこれに直角をなして連なる仮想基端面Ｋ２とを外方から覆いつつ、水晶片部１および支持枠部２に対し一体に連結される形態となっている。 The separation connecting portion 3 is integrally connected to the crystal piece portion 1 and the support frame portion 2 while covering the virtual side face K1 of the crystal piece portion 1 and the virtual base end face K2 continuous at right angles thereto. It has become a form.
図示の通り、仮想側面Ｋ１およびこれに直角をなして連なる仮想基端面Ｋ２は、水晶片部１と分離用連結部３との連なり領域に埋没しており、外部には露出していない。 As shown in the figure, the virtual side face K1 and the virtual base end face K2 connected perpendicularly to the virtual side face K1 are buried in the continuous region between the crystal piece 1 and the separation connecting part 3, and are not exposed to the outside.
なお、図１の構成は本発明の技術的特徴を概念的に理解する上で役立てるものであって、もちろん本発明の要旨そのものは、この図示構成によって格別の制約を受けるものではない。 The configuration of FIG. 1 is useful for conceptually understanding the technical features of the present invention. Of course, the gist of the present invention itself is not particularly restricted by the illustrated configuration.
上記構成の水晶片にあって、ウェットエッチングの際のエッチングマスクについて、水晶片部、支持枠部および分離用連結部が本発明の上記のような形態でエッチングされるようにマスキングし、その上でウェットエッチングを行う。水晶片部のＸ軸プラス側の基端部の仮想角部は分離用連結部が直角をなして２方向から覆うような状態になっていて、仮想角部自体にはエッチング液は作用しない。 In the crystal piece having the above-described configuration, the etching mask for wet etching is masked so that the crystal piece portion, the support frame portion, and the separation connecting portion are etched in the above-described form of the present invention. Wet etching is performed. The virtual corner portion of the base end portion on the X axis plus side of the crystal piece portion is in a state in which the separation connecting portion forms a right angle and covers from two directions, and the etching solution does not act on the virtual corner portion itself.
図１を参照して説明すると、水晶片部１と分離用連結部３との連なり領域に内在している仮想角部Ｑ１，Ｑ２の近傍では、水晶片部１の外側面Ａとこれに直角をなして連なる分離用連結部３の縦方向側面Ｂとの境界に着目すると、この境界は凹の稜線Ｒ１となっており、この凹の稜線Ｒ１は仮想側面Ｋ１に臨んでいる。 Referring to FIG. 1, in the vicinity of the virtual corners Q1 and Q2 existing in the continuous region of the crystal piece 1 and the separation connecting portion 3, the outer surface A of the crystal piece 1 and a right angle thereto. Focusing on the boundary with the longitudinal side surface B of the connecting portion 3 for separation, the boundary is a concave ridge line R1, and the concave ridge line R1 faces the virtual side surface K1.
この凹の稜線Ｒ１に臨む水晶片部１と分離用連結部３とを含む水晶基板の実体部では、尖った角部（３次元方向で互いに直角をなす頂点）が存在しない。その実体部の主面上での展開範囲は３直角（２７０°）相当で大きいものとなっており、エッチングの過剰浸食のトリガーが形成されない。 In the substantial part of the crystal substrate including the crystal piece 1 facing the concave ridge line R1 and the separating connection part 3, there are no sharp corners (vertices perpendicular to each other in the three-dimensional direction). The expansion range of the substantial part on the main surface is large, corresponding to 3 right angles (270 °), and the trigger of excessive etching erosion is not formed.
ところで、凹の稜線Ｒ１から離れた分離用連結部３の部分には凸の角部Ｐ３，Ｐ４があり、ここではエッチングの過剰浸食のトリガーが形成される可能性がある。しかし、その場所は仮想側面Ｋ１や仮想基端面Ｋ２から離れていて、これらの面には臨んでいない。そのため、凸の角部Ｐ３，Ｐ４でエッチングの過剰浸食が生じても問題とはならない。 By the way, there are convex corner portions P3 and P4 in the portion of the separation connecting portion 3 away from the concave ridgeline R1, and there is a possibility that an excessive erosion trigger of etching is formed here. However, the place is away from the virtual side face K1 and the virtual base end face K2, and does not face these faces. Therefore, it does not matter if excessive etching erosion occurs at the convex corners P3 and P4.
分離用連結部３の内側方では、基端面Ｅとこれに直角をなして連なる横方向側面Ｆとの境界が凹の稜線Ｒ２であり、この凹の稜線Ｒ２は仮想基端面Ｋ２に臨んでいる。この凹の稜線Ｒ２に臨む水晶片部１と分離用連結部３とを含む水晶基板の実体部でも、尖った角部（３次元方向で互いに直角をなす頂点）が存在しない。その実体部の主面上での展開範囲は３直角（２７０°）相当で大きく、エッチングの過剰浸食のトリガーが形成されない。 On the inner side of the connecting portion 3 for separation, the boundary between the base end surface E and the lateral side surface F continuous at right angles thereto is a concave ridgeline R2, and the concave ridgeline R2 faces the virtual base end surface K2. . Even in the substantial part of the crystal substrate including the crystal piece 1 and the separation connecting part 3 facing the concave ridgeline R2, there are no sharp corners (vertices perpendicular to each other in the three-dimensional direction). The expansion range of the substantial part on the main surface is large corresponding to 3 right angles (270 °), and the trigger of excessive etching erosion is not formed.
以上をまとめると、本発明による厚みすべり振動型水晶片の構成は、水晶基板にエッチングで形成された矩形状の水晶片部と、前記水晶片部を支持する支持枠部と、前記水晶片部を前記支持枠部に連結する分離用連結部とを有し、前記水晶片部は、厚みすべり振動モードで駆動されるものであり、前記分離用連結部は、水晶結晶軸のＸ軸（電気軸）プラス側の前記水晶片部の基端部であって前記水晶結晶軸のＺ軸（光学軸）から傾斜した軸であるＺ′軸方向の少なくとも１つの角部において配置され、かつ、当該分離用連結部では、前記水晶片部のＺ′軸方向端部の外側面をＸ軸方向に仮想的に延長した仮想側面および前記水晶片部のＸ軸プラス側の基端面をＺ′軸方向に仮想的に延長した仮想基端面を連続して外方から覆う形態に構成されていることを特徴としている。 In summary, the thickness-shear vibration type crystal piece according to the present invention includes a rectangular crystal piece formed by etching on a crystal substrate, a support frame portion that supports the crystal piece, and the crystal piece. A separation connecting portion for connecting the crystal frame portion to the support frame portion, wherein the crystal piece portion is driven in a thickness-shear vibration mode, and the separation connection portion is configured to have an X-axis (electrical axis) of the crystal crystal axis. Axis) is arranged at at least one corner in the Z′-axis direction which is a base end portion of the crystal piece portion on the plus side and is an axis inclined from the Z-axis (optical axis) of the crystal crystal axis, and In the connecting part for separation, a virtual side surface obtained by virtually extending the outer surface of the Z′-axis direction end portion of the crystal piece portion in the X-axis direction and a base end surface on the X-axis plus side of the crystal piece portion are set in the Z′-axis direction. Is configured to continuously cover the virtual base end surface virtually extended from the outside. It is characterized in that there.
本発明の上記構成による作用は次のとおりである。 The effect | action by the said structure of this invention is as follows.
矩形状の水晶片部の仮想角部およびその近傍を直角をなす２方向から覆うような形態の分離用連結部をもって水晶片部を支持枠部に対し一体に連結してある本発明の厚みすべり振動型水晶片にあっては、分離用連結部において水晶片部を支持枠部から分離して作製することとなる矩形の水晶片部において、そのＸ軸プラス側の角部にエッチングの過剰浸食による形状欠損がなく、形状精度に優れた矩形の水晶片部を得ることができる。 The thickness slip of the present invention in which the crystal piece portion is integrally connected to the support frame portion with a connecting portion for separation in such a form as to cover the virtual corner portion of the rectangular crystal piece portion and its vicinity from two directions perpendicular to each other. In the vibration type crystal piece, in the rectangular crystal piece portion that is manufactured by separating the crystal piece portion from the support frame portion in the separation connecting portion, excessive erosion of etching is caused at the corner on the X axis plus side. Therefore, a rectangular crystal piece having excellent shape accuracy can be obtained.
加えて、水晶片部の外側面と分離用連結部の縦方向側面とが凹の稜線（Ｒ１）をなすように直角に交わり、かつ、水晶片部の基端面と分離用連結部の横方向側面とが凹の稜線（Ｒ２）をなすように直角に交わっている。この構成は、矩形の水晶片部の作製のために、分離用連結部において水晶片部を支持枠部から分離する際に、水晶片部の仮想角部を予定通りに高精度に直角に分離する機縁となる。すなわち、高い形状精度をもてる状態での水晶片部の支持枠部からの分離を容易化し、形状精度が良い矩形の水晶片部が得られることになる。 In addition, the outer side surface of the crystal piece portion and the longitudinal side surface of the separation connecting portion intersect at right angles so as to form a concave ridge line (R1), and the base end surface of the crystal piece portion and the lateral direction of the separation connection portion The side surfaces intersect at a right angle so as to form a concave ridgeline (R2). In this configuration, when creating a rectangular crystal piece, when separating the crystal piece from the support frame at the connecting part for separation, the virtual corners of the crystal piece are separated with high accuracy at right angles as planned. It will be a machine. That is, separation of the crystal piece portion from the support frame portion in a state having high shape accuracy is facilitated, and a rectangular crystal piece portion with good shape accuracy is obtained.
すなわち、本発明によれば、Ｘ軸プラス側でのエッチングの過剰浸食の防止と水晶片部の分離容易性の確保とが相まって、分離で得られることとなる矩形の水晶片部の形状精度を良好化し、その振動特性を向上させることが可能となる。 That is, according to the present invention, combined with prevention of excessive etching erosion on the X-axis plus side and ensuring the ease of separation of the crystal piece, the shape accuracy of the rectangular crystal piece to be obtained by the separation can be improved. It becomes possible to improve the vibration characteristics.
上記の発明を次のように展開することが可能である。 The above invention can be developed as follows.
上記のとおり、本発明が特徴とする分離用連結部は水晶片部の仮想側面および仮想基端面を連続して外方から覆うものであるが、このような分離用連結部を矩形状の水晶片部の１つの仮想角部にのみ配置するのみならず、Ｚ′軸方向での両端の角部にそれぞれに配置する態様があり、この両端配置の分離用連結部を有する水晶片が典型的なものとされる。水晶片部の仮想側面および仮想基端面を連続して外方から覆う形態の分離用連結部をＺ′軸方向両端角部に一対設ける場合は、一端のみに設ける場合に比べて、分離の形状精度が格段によくなる。また、支持枠部に対する水晶片部の支持の安定性を確保し、水晶片をハンドリングする際の振動や衝撃による水晶片部の不測の脱落を防止する上で有効である。 As described above, the separation connecting portion characterized in the present invention continuously covers the virtual side surface and the virtual base end surface of the crystal piece portion from the outside. In addition to being arranged not only at one imaginary corner of one piece, there is a mode of being arranged at each corner at both ends in the Z′-axis direction, and a crystal piece having a separation connecting portion arranged at both ends is typical. It is assumed. In the case where a pair of connecting portions for separation in the form of continuously covering the virtual side surface and the virtual base end surface of the crystal piece from the outside are provided at the corners on both ends in the Z′-axis direction, the shape of the separation is compared to the case where they are provided only at one end The accuracy is greatly improved. Further, it is effective in securing the stability of the support of the crystal piece with respect to the support frame and preventing the crystal piece from being accidentally dropped due to vibration or impact when the crystal piece is handled.
前記の分離用連結部の水晶片部に対する連結の長さについては、次のような態様がある。図１を参照して説明すると、前述の仮想的に延長した仮想側面Ｋ１での連結長さＬ１（Ｐ１−Ｑ１長さ）が仮想的に延長した仮想基端面Ｋ２での連結長さＬ２（Ｑ１−Ｐ５長さ）よりも短く構成されている（Ｌ１＜Ｌ２）という態様がある。 About the connection length with respect to the crystal piece part of the said connection part for isolation | separation, there exists the following aspect. Referring to FIG. 1, the connection length L2 (Q1 at the virtual base end face K2 virtually extended from the connection length L1 (P1-Q1 length) at the virtual extension virtual side surface K1 described above. -P5 length) (L1 <L2).
この態様は、分離用連結部における支持枠部からの水晶片部の分離について、その分離容易性を重要視する場合に有効に作用する。この場合、仮想側面Ｋ１での連結長さＬ１が仮想基端面Ｋ２での連結長さＬ２と同じ（Ｌ１＝Ｌ２）か、それよりもよりも長く構成されている（Ｌ１＞Ｌ２）場合に比べて、分離で得られる矩形の水晶片部の形状精度や分離面の平坦性精度がより高精度なものとなる。 This aspect is effective when separation of the crystal piece portion from the support frame portion in the separation connecting portion is important for ease of separation. In this case, the connection length L1 at the virtual side face K1 is the same as the connection length L2 at the virtual base end face K2 (L1 = L2) or longer than that (L1> L2). Thus, the shape accuracy of the rectangular quartz piece obtained by the separation and the flatness accuracy of the separation surface become higher.
あるいは、上記とは逆に、仮想的に延長した仮想側面Ｋ１での連結長さＬ１が仮想的に延長した仮想基端面Ｋ２での連結長さＬ２と同じかそれよりも長く構成されているという態様がある。 Or, conversely, the connection length L1 at the virtually extended virtual side surface K1 is equal to or longer than the connection length L2 at the virtually extended virtual base end surface K2. There are aspects.
この態様は、分離用連結部を介しての支持枠部による水晶片部の支持の強度を重要視する場合に有効に作用する。特に、水晶片をハンドリングする際の振動や衝撃による矩形状の水晶片部の不測の脱落を防止する上で有効である。なお、このことは、水晶片部のＸ軸方向長さがＺ′軸方向長さよりも長い長方形状の水晶片部の場合に特に有効となる。なぜなら、より長い方の辺部を連結長さがより長い部分の方で支持するのが合理的であるからである。 This aspect works effectively when importance is attached to the strength of the support of the crystal piece portion by the support frame portion via the separation connecting portion. In particular, this is effective in preventing the unexpected dropout of the rectangular crystal piece due to vibration or shock when handling the crystal piece. This is particularly effective in the case of a rectangular crystal piece whose length in the X-axis direction is longer than the length in the Z′-axis direction. This is because it is reasonable to support the longer side portion with the longer connecting portion.
また、分離用連結部の厚みについて、水晶片部および支持枠部の厚みよりも薄く構成された態様がある。これには、分離用連結部の裏面側を凹所とし、表面側は水晶片部の表面側主面と面一にする形態、あるいは、逆に、分離用連結部の表面側を凹所とし、裏面側は水晶片部の裏面側主面と面一にする形態、さらには、分離用連結部の表裏両面をともに凹所する形態がある。 Moreover, about the thickness of the connection part for isolation | separation, there exists an aspect comprised thinly than the thickness of a crystal piece part and a support frame part. For this purpose, the back side of the separation connecting part is a recess and the front side is flush with the main surface of the crystal piece, or conversely the front side of the separation connecting part is a recess. There is a form in which the back side is flush with the back side main surface of the crystal piece part, and further, both the front and back sides of the separation connecting part are recessed.
分離用連結部の厚みを水晶片部および支持枠部の厚みより薄くすることにより、分離用連結部での水晶片部の支持枠部からの分離をより容易化し、矩形の水晶片部の形状精度をより高精度化する上で有利に作用する。 By making the thickness of the connecting part for separation thinner than the thickness of the crystal piece part and the support frame part, it becomes easier to separate the crystal piece part from the support frame part in the connecting part for separation, and the shape of the rectangular crystal piece part This is advantageous in increasing the accuracy.
また、分離用連結部において支持枠部から水晶片部を分離する際に角部の直角精度を確保すべく、水晶片部と分離用連結部との一体の連結領域において、分離をしやすくするための分離支援部を形成する態様がある。 Further, in order to ensure the right angle accuracy of the corner when separating the crystal piece from the support frame in the separation connecting portion, the separation is facilitated in the integral connection region of the crystal piece and the separation connecting portion. There exists an aspect which forms the separation assistance part for this.
この分離支援部は、分離の際の印加力に対する抗力（抵抗性）を減じる作用を有するものである。前記の連結領域は、図１を参照して説明すると、仮想側面Ｋ１から仮想基端面Ｋ２へかけて連なる直角状の分離予定面の近傍領域である。 This separation support unit has an action of reducing a resistance (resistance) to an applied force at the time of separation. Referring to FIG. 1, the connection region is a region in the vicinity of a right-angle separation planned surface that is continuous from the virtual side surface K1 to the virtual base end surface K2.
この分離支援部には種々の形態がある。 There are various forms of the separation support unit.
前記の水晶片部と分離用連結部との一体の連結領域に沿って直角状に連続する状態で形成された凹溝としてもよいし、あるいはその連結領域において間隔を開けて形成された複数の凹所としてもよい。開ける間隔は等間隔でもよいし不等間隔でもよい。水晶片部の主面に対する分離支援部の配置位置については、分離用連結部の表裏両面に形成するのでもよいし、表面側のみに形成するのでもよいし、あるいは裏面側にのみ形成する形態もある。さらには、前記の連結領域において間隔を開けて形成された複数の貫通孔をもって分離支援部を構成する形態もある。 It is good also as a ditch | groove formed in the state which continued at right angles along the integral connection area | region of the said crystal | crystallization piece part and the connection part for isolation | separation, or it is good also as several groove | channels formed at intervals in the connection area | region. It may be a recess. The opening intervals may be equal intervals or unequal intervals. About the arrangement position of the separation support part with respect to the main surface of the crystal piece part, it may be formed on both the front and back sides of the connecting part for separation, may be formed only on the front side, or formed only on the back side There is also. Furthermore, there is also a form in which the separation supporting unit is configured with a plurality of through holes formed at intervals in the connection region.
さらに、分離支援部に関しての強度分布について、前記の連結領域でＸ軸方向からＺ′軸方向に向きを変える水晶片部の仮想角部において強度を最も高くし、仮想角部から離れるに従って強度を次第に低くする態様がある。このように構成すれば、分離用連結部での水晶片部の支持枠部からの分離をより容易化し、矩形の水晶片部の形状精度をより高精度化する上で有利に作用する。 Further, regarding the intensity distribution with respect to the separation support unit, the intensity is highest at the virtual corner portion of the crystal piece portion that changes the direction from the X-axis direction to the Z′-axis direction in the connection region, and the strength increases as the distance from the virtual corner portion increases. There is a mode of gradually lowering. If comprised in this way, isolation | separation from the support frame part of the crystal piece part in the connection part for isolation | separation will be made easier, and it will act advantageously in making shape accuracy of a rectangular crystal piece part higher.
さらには、水晶片部のＸ軸マイナス側の端部においても別の分離用連結部を介して水晶片部を支持枠部に一体に連結するという態様もあり得る。これは、ハンドリング時の脱落防止の強化に好適である。 Furthermore, there may be a mode in which the crystal piece portion is integrally connected to the support frame portion via another separation connecting portion at the X-axis minus side end portion of the crystal piece portion. This is suitable for enhancing prevention of falling off during handling.
（２）本発明はまた、前記の厚みすべり振動型水晶片をさらに技術的に展開した態様の電極付きの厚みすべり振動型水晶片も技術対象とする。その本発明による電極付きの厚みすべり振動型水晶片は、上述したいずれかの構成の厚みすべり振動型水晶片において、水晶片部の表裏両面の中央部分に対向して形成された励振電極と、表裏の励振電極に電気的に接続される状態で水晶片部の表裏両面でＸ軸プラス側端縁部に形成された引出電極とを備えた構成となっている。 (2) The present invention also has a technical object of a thickness-shear vibration type crystal piece with electrodes in a form in which the thickness-shear vibration type crystal piece is further technically developed. The thickness-shear vibration type crystal piece with an electrode according to the present invention is a thickness-shear vibration type crystal piece having any one of the above-described structures, and an excitation electrode formed to face the center portions of the front and back surfaces of the crystal piece part, The lead electrode is formed on the X-axis plus side edge on both the front and back surfaces of the crystal piece while being electrically connected to the front and back excitation electrodes.
この電極付きの厚みすべり振動型水晶片にあっては、Ｘ軸プラス側でのエッチングの過剰浸食の防止と水晶片部の分離容易性の確保とが相まって、分離で得られることとなる水晶振動板の形状精度を良好化し、その振動特性を向上させるという特質をもつ。したがって、本発明による電極付きの厚みすべり振動型水晶片は形状精度に優れ、高品位な振動特性を発揮する。 In this thickness-shear vibration type crystal piece with electrodes, the crystal vibration that can be obtained by separation in combination with prevention of excessive etching on the X-axis plus side and ensuring the ease of separation of the crystal piece portion. It has the characteristics of improving the shape accuracy of the plate and improving its vibration characteristics. Therefore, the thickness-shear vibration type crystal piece with electrodes according to the present invention is excellent in shape accuracy and exhibits high-quality vibration characteristics.
また、電極付きの厚みすべり振動型水晶片の別の態様として、水晶片部の表裏両面の中央部分に対向して形成された励振電極と、表裏の励振電極に電気的に接続される状態で水晶片部の表裏両面でＺ′軸方向端部の外側面端縁部に形成された引出電極とを備えているという態様もある。この態様の場合、一対の引出電極の間隔をより広くとることが可能となる。水晶片部の形状である矩形は、その長辺がＸ軸方向に沿う長方形であることが多い。この長方形の水晶片部の外側面は基端面（短辺沿い）よりも長く、引出電極の配置に関してより大きいゆとりがある。したがって、上記のとおり、水晶片部の外側面に一対の引出電極を配置する構成は、両引出電極の間隔を広くとることを可能となし、その結果として、各引出電極に塗布する導電接合材の干渉（短絡など）を抑制することができる。 Further, as another aspect of the thickness-shear vibration type crystal piece with electrodes, in the state of being electrically connected to the excitation electrode formed opposite to the center part of both the front and back surfaces of the crystal piece portion and the front and back excitation electrodes There is also an aspect in which both the front and back surfaces of the crystal piece portion are provided with extraction electrodes formed on the outer surface edge of the end portion in the Z′-axis direction. In the case of this aspect, it is possible to increase the distance between the pair of extraction electrodes. The rectangle that is the shape of the crystal piece is often a rectangle whose long side is along the X-axis direction. The outer side surface of the rectangular crystal piece is longer than the base end surface (along the short side), and has a larger space with respect to the arrangement of the extraction electrodes. Therefore, as described above, the configuration in which the pair of extraction electrodes are arranged on the outer side surface of the crystal piece portion makes it possible to widen the distance between both extraction electrodes, and as a result, the conductive bonding material applied to each extraction electrode Interference (such as a short circuit) can be suppressed.
なお、本発明は、水晶片部の矩形につき、長辺がＸ軸方向に沿う長方形の場合のほか、長辺がＺ′軸方向に沿う長方形の場合や、さらには直角２辺が等長の正方形の場合も含むものである。 The present invention is not limited to the case where the long side is a rectangle along the Z′-axis direction in addition to the case where the long side is a rectangle along the Z′-axis direction, or the two right-angle sides are equal in length. This includes the case of a square.
（３）本発明はまた、水晶振動板も技術対象とする。本発明による水晶振動板は、上記した構成の電極付きの厚みすべり振動型水晶片における水晶片部が分離用連結部の箇所で支持枠部から分離されたものである。本発明による水晶振動板は、形状精度に優れ、高品位な振動特性を発揮する。 (3) The present invention also includes a quartz crystal diaphragm. The crystal diaphragm according to the present invention is obtained by separating the crystal piece portion of the thickness-shear vibration type crystal piece with electrodes having the above-described configuration from the support frame portion at the separation connecting portion. The quartz crystal diaphragm according to the present invention is excellent in shape accuracy and exhibits high quality vibration characteristics.
（４）本発明はまた、水晶振動子も技術対象とする。本発明による水晶振動子は、上記した構成の水晶振動板と、その水晶振動板を収容するパッケージと、水晶振動板における引出電極とパッケージにおけるパッド電極とを機械的電気的に接合する導電接合材とを備え、パッケージは気密封止されているものである。本発明による水晶振動子は、形状精度に優れ、高品位な振動特性を発揮する。ここで導電接合材は、ペースト状の導電性接着剤を硬化させたものや、鉛フリー半田等の金属ろう材や、金属バンプ等を含む。なお、金属バンプは、例えば金（Ａｕ）のスタッドバンプや金の厚膜（メッキ膜等）であり、超音波により接合を行うものである。 (4) The present invention also provides a crystal resonator. A crystal resonator according to the present invention includes a crystal diaphragm having the above-described configuration, a package that accommodates the crystal diaphragm, and a conductive bonding material that mechanically and electrically joins an extraction electrode in the crystal diaphragm and a pad electrode in the package. The package is hermetically sealed. The crystal resonator according to the present invention is excellent in shape accuracy and exhibits high quality vibration characteristics. Here, the conductive bonding material includes a hardened paste-like conductive adhesive, a metal brazing material such as lead-free solder, a metal bump, and the like. The metal bump is, for example, a gold (Au) stud bump or a gold thick film (plated film or the like), and is joined by ultrasonic waves.
（５）本発明はまた、水晶発振器も技術対象とする。その水晶発振器は、前記の水晶振動板と、その水晶振動板を励振駆動するための発振回路を含む集積回路と、前記の水晶振動板および集積回路を収納するパッケージとを備えたものである。この水晶発振器にあっては、その水晶振動板が形状精度に優れ、高品位な振動特性を発揮する。なお、水晶振動板と集積回路とは、１つのパッケージにおいて同一の空間に収納するのでもよいし、あるいは別の空間に収納するのでもよい。 (5) The present invention also provides a crystal oscillator. The crystal oscillator includes the crystal diaphragm, an integrated circuit including an oscillation circuit for exciting and driving the crystal diaphragm, and a package for housing the crystal diaphragm and the integrated circuit. In this crystal oscillator, the crystal diaphragm has excellent shape accuracy and exhibits high quality vibration characteristics. The crystal diaphragm and the integrated circuit may be stored in the same space in one package, or may be stored in different spaces.
以上のように本発明によれば、Ｘ軸プラス側でのエッチングの過剰浸食の防止と水晶片部の分離容易性の確保とを両立させ、分離で得られることとなる矩形の水晶片部あるいは水晶振動板の形状精度を良好化し、その振動特性の向上を図ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to achieve both prevention of excessive etching erosion on the X-axis plus side and ensuring separation ease of the crystal piece, and the rectangular crystal piece to be obtained by separation or It is possible to improve the shape accuracy of the quartz diaphragm and improve its vibration characteristics.
以下、本発明の実施の形態にかかわる厚みすべり振動型の水晶片およびその関連技術を、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, a thickness-shear vibration type crystal piece and related technology according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
（実施例１）
図２において、１１はＡＴカットの水晶基板（水晶ウェハ）、１１ａは水晶基板１１の周縁部の一部に形成された結晶方向を特定するためのオリエンテーションフラット、１２は水晶基板１１において複数の矩形状の水晶片部を形成するために設定した区画である。図２（ｂ）は発明対象である厚みすべり振動型水晶片Ｍ１を示す平面図である。
Example 1
In FIG. 2, 11 is an AT-cut quartz substrate (quartz wafer), 11 a is an orientation flat for specifying the crystal direction formed on a part of the peripheral portion of the quartz substrate 11, and 12 is a plurality of rectangular shapes on the quartz substrate 11. It is a section set in order to form a shape crystal piece. FIG. 2B is a plan view showing the thickness-shear vibration type crystal piece M1 which is the subject of the invention.
ＡＴカットは、主面が水晶結晶軸のＹ軸（機械軸）と直交するようにカットするＹカットのカット面を基準にして、水晶結晶軸のＸ軸（電気軸）まわりに一定角度（３５°１５′）回転したカット面でカットするものである。結果として、ＡＴカットの水晶基板１１は、その主面がＸ軸に平行でかつＺ軸（光学軸）に対して傾斜したものとなっている。 The AT cut is a fixed angle (35) around the X axis (electrical axis) of the crystal crystal axis with reference to the Y cut cut surface that is cut so that the principal surface is orthogonal to the Y axis (mechanical axis) of the crystal crystal axis. ° 15 ') Cut with a rotated cut surface. As a result, the AT-cut quartz substrate 11 has a main surface that is parallel to the X axis and inclined with respect to the Z axis (optical axis).
なお、本実施例では水晶基板１１としてＡＴカットのものを用いるが、本発明は必ずしもこれのみに限定されるものではなく、他のカット形態であってもよい。例えばＳＣカットなど他の厚みすべり振動モード（水晶振動板の厚み方向での表裏両主面が面方向に沿って互いに逆方向にすべるように振動する振動モード）で駆動されるものであれば、他のカット形態の水晶基板に適用してもよい。 In this embodiment, an AT cut substrate is used as the quartz substrate 11, but the present invention is not necessarily limited to this, and other cut forms may be used. For example, if it is driven in another thickness shear vibration mode such as SC cut (vibration mode in which the front and back main surfaces in the thickness direction of the quartz crystal plate vibrate so as to slide in opposite directions along the surface direction), You may apply to the quartz substrate of another cut form.
なお、ＳＣカットは、水晶のＹ軸に直交する面をＸ軸まわりに一定角度（約３５°）回転し、さらにＺ軸を中心にして一定角度（約２２°）回転したカット面でカットするものである。 In SC cut, the surface perpendicular to the Y-axis of the crystal is rotated by a fixed angle (about 35 °) around the X-axis, and is further cut by a cut surface rotated by a fixed angle (about 22 °) around the Z-axis. Is.
図において、黒色で塗りつぶした部位は、水晶基板１１に対するウェットエッチングにより水晶基板１１の表裏に貫通状態に形成した貫通領域４である。厚みすべり振動型水晶片Ｍ１は、複数（図示例では４×３の１２個）の矩形状の水晶片部１と、その複数の水晶片部１に共通の支持枠部２と、複数の水晶片部１の各々を支持枠部２に連結するとともにそこで分離を予定している複数の分離用連結部３とを有している。 In the figure, the blacked out portions are the penetrating regions 4 formed in a penetrating state on the front and back of the quartz substrate 11 by wet etching on the quartz substrate 11. The thickness-shear vibration type crystal piece M1 includes a plurality of (12 × 4 × 3 in the illustrated example) rectangular crystal piece portions 1, a support frame portion 2 common to the plurality of crystal piece portions 1, and a plurality of crystal pieces. Each of the pieces 1 is connected to the support frame 2 and has a plurality of connecting parts 3 for separation which are scheduled to be separated there.
図３は１つの区画１２における部分を拡大して示す。水晶片部１のＸ軸プラス側の基端面Ｅで、そのＺ′方向の両端部にそれぞれ分離用連結部３，３が配置され、これら２つの分離用連結部３，３を介して水晶片部１が支持枠部２に一体に連結されている。 FIG. 3 shows an enlarged portion of one section 12. On the base end surface E on the X-axis plus side of the crystal piece 1, separation connecting portions 3, 3 are arranged at both ends in the Z ′ direction, and the crystal piece is interposed via these two separation connecting portions 3, 3. The part 1 is integrally connected to the support frame part 2.
図において、水晶片部１と分離用連結部３，３との境界として直角Ｌの字形の破線ｈ１が引かれ、また支持枠部２と分離用連結部３，３との境界として直線状の破線ｈ２が引かれているが、これらの破線は仮想のものである。特に、直角Ｌの字形の破線ｈ１は、図１における仮想側面Ｋ１および仮想基端面Ｋ２に対応している。 In the figure, a right-angled L-shaped broken line h1 is drawn as a boundary between the crystal piece portion 1 and the separating connecting portions 3 and 3, and a straight line is used as a boundary between the support frame portion 2 and the separating connecting portions 3 and 3. A broken line h2 is drawn, but these broken lines are virtual. In particular, a right-angled L-shaped broken line h1 corresponds to the virtual side surface K1 and the virtual base end surface K2 in FIG.
一対の分離用連結部３，３の間で水晶片部１の基端面Ｅと支持枠部２との間にも貫通領域４がある。したがって、水晶片部１は、そのＸ軸プラス側の基端面Ｅの部位で横方向の両端部が一対の分離用連結部３，３を介して片持ち状態で支持枠部２に連結されている。水晶片部１のＸ軸プラス側の端部は固定端であるのに対して、Ｘ軸マイナス側の端部は自由端となっている。 There is a penetrating region 4 between the base end face E of the crystal piece 1 and the support frame 2 between the pair of separating connecting portions 3 and 3. Therefore, the crystal piece portion 1 is connected to the support frame portion 2 in a cantilevered state via the pair of separation connecting portions 3 and 3 at the base end surface E on the X-axis plus side. Yes. The X-axis plus side end of the crystal piece 1 is a fixed end, whereas the X-axis minus side end is a free end.
仮想角部Ｑ１および仮想側面Ｋ１、仮想基端面Ｋ２は、図示の通り、水晶片部１と分離用連結部３との連なり領域に埋没しており、実際には外部には露出していない。これらの部位は分離用連結部３によって覆われている。 As illustrated, the virtual corner portion Q1, the virtual side surface K1, and the virtual base end surface K2 are buried in a continuous region between the crystal piece portion 1 and the separation connecting portion 3 and are not actually exposed to the outside. These parts are covered with the connecting part 3 for separation.
そのような形態となるように、水晶基板１１に対するウェットエッチングの際に、図２（ｂ）および図３で白く表した領域に対してマスクパターンを形成し、ウェットエッチングでは黒色の塗りつぶしの領域を貫通状態に除去するようにしている。ウェットエッチングの際に、仮想側面Ｋ１および仮想基端面Ｋ２とりわけ仮想角部Ｑ１をエッチング液に触れさせないよう分離用連結部３で覆うのは、水晶片部１のＸ軸プラス側端縁角部Ｑ１でのエッチングの過剰浸食を防止するためである。 In order to obtain such a form, a mask pattern is formed on the white area shown in FIGS. 2B and 3 when wet etching is performed on the quartz crystal substrate 11, and black areas are filled in the wet etching. It is made to remove in the penetration state. When wet etching is performed, the imaginary side face K1 and the imaginary base end face K2, particularly the imaginary corner Q1, are covered with the separation connecting portion 3 so as not to come into contact with the etching solution. This is to prevent excessive erosion of etching.
水晶片部１は、後述するように、その主面において後工程で励振電極および引出電極を形成し、その後、電極形成済みの水晶片部１を分離用連結部３，３において支持枠部２から分離して水晶振動板を得ることになる。 As will be described later, an excitation electrode and an extraction electrode are formed on the main surface of the crystal piece portion 1 in a later step, and then the crystal piece portion 1 on which the electrode has been formed is supported by a support frame portion 2 at the connecting portions 3 and 3 for separation. The crystal diaphragm is obtained by separating from the above.
水晶振動板を分離する際に、仮想側面Ｋ１および仮想基端面Ｋ２において水晶片部１を分離用連結部３，３から分離することを予定している。それは、水晶片部１の分離用連結部３からの分離容易性を確保するためである。 When the crystal diaphragm is separated, the crystal piece 1 is planned to be separated from the separation connecting portions 3 and 3 at the virtual side face K1 and the virtual base end face K2. This is to ensure the ease of separation of the crystal piece 1 from the separation connecting portion 3.
以上のＸ軸プラス側でのエッチングの過剰浸食の防止と水晶片部の分離容易性の確保との相乗をもって、分離で得られることとなる水晶振動板の形状精度を良好化し、その振動特性を向上させるのである。 With the synergy between the prevention of excessive etching erosion on the X axis plus side and ensuring the ease of separation of the crystal piece, the shape accuracy of the quartz crystal plate to be obtained by separation is improved and its vibration characteristics are improved. It will improve.
尚、本発明は、厚みすべり振動型水晶片を作製する方法も技術対象とすることができる。その製造方法は、矩形状の水晶片部と、その水晶片部の支持枠部と、水晶片部を支持枠部に連結するとともにそこで分離を予定している分離用連結部とを有する水晶片を水晶基板から作製する方法である。 In addition, this invention can also make the method of producing a thickness-shear vibration type crystal piece a technical object. The manufacturing method includes a crystal piece having a rectangular crystal piece, a support frame portion of the crystal piece portion, and a separation connecting portion that connects the crystal piece portion to the support frame portion and is scheduled to be separated therefrom. Is produced from a quartz substrate.
この製造方法においては、上記の水晶片におけるのと同様に、その水晶基板は、水晶片部の主面が水晶結晶軸のＸ軸（電気軸）に平行でかつＺ軸（光学軸）に対して傾斜していて厚みすべり振動モードで駆動されるような形態で用いるものとする。 In this manufacturing method, as in the above-described crystal piece, the crystal substrate has a crystal face whose principal surface is parallel to the X axis (electrical axis) of the crystal crystal axis and to the Z axis (optical axis). It is used in such a form that it is inclined and is driven in a thickness-shear vibration mode.
この製造方法は、水晶基板に対するフォトリソグラフィ技術とウェットエッチングとにより矩形状の水晶片部および分離用連結部を構成要素とする水晶片部の外形を形成する工程を有する。そして、この水晶片部の外形を形成する工程において、用いるマスクパターンにつき、前記の分離用連結部に対するマスクパターン部として、Ｘ軸プラス側の水晶片部の基端部であって主面のＺ軸から傾斜した軸であるＺ′軸方向での両端の角部においてマスクパターン部を形成する。さらに、少なくとも一方の分離用連結部に対するマスクパターン部として、水晶片部のＺ′軸方向端部の外側面をＸ軸方向に仮想的に延長した仮想側面および水晶片部のＸ軸プラス側の基端面をＺ′軸方向に仮想的に延長した仮想基端面を連続して外方から覆う形態にマスクパターン部を形成する。 This manufacturing method includes a step of forming an outer shape of a crystal piece having a rectangular crystal piece and a separation connecting portion as constituent elements by photolithography technology and wet etching for the crystal substrate. Then, in the step of forming the outer shape of the crystal piece portion, the mask pattern to be used is the base end portion of the crystal piece portion on the X-axis plus side as the mask pattern portion with respect to the separating connecting portion, and Z on the main surface. Mask pattern portions are formed at corners at both ends in the Z′-axis direction, which is an axis inclined from the axis. Further, as a mask pattern portion for at least one separation connecting portion, a virtual side surface obtained by virtually extending the outer surface of the Z′-axis direction end portion of the crystal piece portion in the X-axis direction and the X-axis plus side of the crystal piece portion The mask pattern portion is formed in a form that continuously covers the virtual base end face obtained by virtually extending the base end face in the Z′-axis direction from the outside.
この厚みすべり振動型水晶片の製造方法によれば、上述したところの、Ｘ軸プラス側でのエッチングの過剰浸食の防止と水晶片部の分離容易性の確保とが相まって、分離で得られることとなる水晶振動板の形状精度を良好化し、その振動特性を向上させることが可能となる、との有用性を発揮する本発明による厚みすべり振動型水晶片が得られる。 According to the method of manufacturing the thickness-shear vibration type crystal piece, the above-described prevention of excessive etching erosion on the plus side of the X axis and securing of the ease of separation of the crystal piece portion can be obtained by separation. Thus, the thickness-shear vibration type crystal piece according to the present invention, which exhibits the usefulness of improving the shape accuracy of the quartz crystal plate and improving the vibration characteristics, is obtained.
次に、具体的な水晶発振器の製造方法について説明する。 Next, a specific method for manufacturing a crystal oscillator will be described.
製造工程は、大きく分けて、〔１〕水晶片部の厚み調整の工程、〔２〕水晶片部の外形形成の工程、〔３〕電極形成の工程、〔４〕分離による水晶振動板採取の工程、〔５〕水晶発振器の組み立ての工程となる。なお、上記の〔１〕，〔２〕に関して、水晶片部の厚み調整の工程に先立って水晶片部の外形形成の工程を実施する方式もある。 The manufacturing process can be broadly divided into [1] a step of adjusting the thickness of the crystal piece, [2] a step of forming the outer shape of the crystal piece, [3] a step of forming an electrode, and [4] sampling of a crystal diaphragm by separation. Step, [5] Step of assembling the crystal oscillator. In addition, with respect to the above [1] and [2], there is also a method in which the step of forming the outer shape of the crystal piece portion is performed prior to the thickness adjustment step of the crystal piece portion.
以下、順に説明する。 Hereinafter, it demonstrates in order.
〔１〕水晶片部の厚み調整の工程
水晶片部１の固有振動数を所望の周波数とすべく、図４に示すように、水晶基板１１の各区画１２に対するエッチングにより水晶片部１相当領域の厚さを調整する。
[1] Step of adjusting thickness of crystal piece 1 In order to set the natural frequency of crystal piece 1 to a desired frequency, as shown in FIG. Adjust the thickness.
具体的には次の通りである。図４（ａ），（ｂ）に示すように、洗浄した水晶基板１１の表裏両面に真空蒸着法またはスパッタリング法によりＣｒ（クロム）およびＡｕ（金）からなる金属膜２１を成膜する。この金属膜２１の成膜においては、Ａｕ層は水晶基板１１上に直接形成することが困難であることから、まずＣｒ層を形成し、次いでＣｒ層上にＡｕ層を形成する。次いで、金属膜２１の上にレジスト膜２２を成膜する。 Specifically, it is as follows. As shown in FIGS. 4A and 4B, a metal film 21 made of Cr (chromium) and Au (gold) is formed on both the front and back surfaces of the cleaned quartz substrate 11 by vacuum deposition or sputtering. In forming the metal film 21, since it is difficult to form the Au layer directly on the quartz substrate 11, the Cr layer is first formed, and then the Au layer is formed on the Cr layer. Next, a resist film 22 is formed on the metal film 21.
そして、レジスト膜２２に対してフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングをする。次いで、レジスト膜のパターンを用いてヨウ化カリウム（ＫＩ）溶液により金属膜２１をエッチングして各区画１２に対応する積層マスク２３を形成する。 Then, the resist film 22 is patterned using a photolithography technique. Next, the metal film 21 is etched with a potassium iodide (KI) solution using the resist film pattern to form a laminated mask 23 corresponding to each section 12.
次いで、図４（ｃ）に示すように、水晶基板１１をフッ酸溶液に浸漬してエッチングを行い、各区画１２の水晶片部１相当領域の厚さを減じる。プローブ（探針：図示せず）等による周波数の確認が終わると、水晶基板１１の表面のレジスト膜２２と水晶基板１１の裏面の金属膜２１およびレジスト膜２２を剥離する。これにより、図２（ａ）、図４（ｃ）に示すように、水晶基板１１において厚み調整済みの複数の区画１２が形成される。 Next, as shown in FIG. 4C, the quartz substrate 11 is immersed in a hydrofluoric acid solution for etching, and the thickness of the region corresponding to the quartz piece portion 1 of each section 12 is reduced. When the frequency is confirmed by a probe (probe: not shown) or the like, the resist film 22 on the surface of the quartz substrate 11 and the metal film 21 and the resist film 22 on the back surface of the quartz substrate 11 are peeled off. Thereby, as shown in FIG. 2A and FIG. 4C, a plurality of sections 12 whose thicknesses have been adjusted are formed in the quartz substrate 11.
〔２〕水晶片部の外形形成の工程
次に、水晶片部の外形形成の工程に移る。図５（ａ）に示すように、厚み調整後の水晶基板１１の表裏両面に真空蒸着法またはスパッタリング法によりＣｒ（クロム）およびＡｕ（金）からなる金属膜２４を成膜する。次いで、金属膜２４（Ａｕ層）の上にレジスト膜２５を成膜する。
[2] Step of forming the outer shape of the crystal piece Next, the process proceeds to the step of forming the outer shape of the crystal piece. As shown in FIG. 5A, a metal film 24 made of Cr (chromium) and Au (gold) is formed on both the front and back surfaces of the quartz substrate 11 after thickness adjustment by vacuum deposition or sputtering. Next, a resist film 25 is formed on the metal film 24 (Au layer).
次いで、図５（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術（露光・現像・ポストベーク）によりレジスト膜２５をパターニングする。このときのマスクパターンは、前述の通り、図２（ｂ）および図３で白く表した領域に対応した形状とする。そして、そのマスクパターンを用いて金属膜２４に対しヨウ化カリウム溶液によるエッチング（メタルエッチング）を行い、水晶片部１の外形形成用の外形マスクパターン２６を水晶基板１１の表裏両面に形成する。 Next, as shown in FIG. 5B, the resist film 25 is patterned by a photolithography technique (exposure / development / post-bake). The mask pattern at this time has a shape corresponding to the white area shown in FIGS. 2B and 3 as described above. Then, using the mask pattern, the metal film 24 is etched with a potassium iodide solution (metal etching) to form an outer shape mask pattern 26 for forming the outer shape of the crystal piece 1 on both the front and back surfaces of the crystal substrate 11.
この外形マスクパターン２６は、図２（ｂ）および図３で白く表した領域に対応した形状となっている。すなわち、左右一対の分離用連結部３，３相当領域のそれぞれが水晶片部１相当領域における仮想側面Ｋ１とこれに直角をなして連なる仮想基端面Ｋ２とを外方から覆いつつ、水晶片部１相当領域および支持枠部２相当領域に対し一体に連なる形状となっている。 The outer shape mask pattern 26 has a shape corresponding to the white area shown in FIGS. That is, each of the pair of left and right separation connecting portions 3 and 3 corresponds to the crystal piece portion while covering the virtual side face K1 in the crystal piece portion 1 equivalent region and the virtual base end face K2 connected at right angles thereto. The shape corresponding to the region corresponding to 1 and the region corresponding to the support frame portion 2 are integrally formed.
外形マスクパターン２６の形成後、図５（ｃ）に示すように、外形マスクパターン２６に沿って水晶基板１１をエッチングして（水晶エッチング）、水晶基板１１の上面側の溝部２７と下面側の溝部２８とを形成していく。エッチングが進行すると、上下両溝部２７，２８の底面が薄くなり底面が消失して上下に貫通し、図５（ｄ）に示すように貫通領域４が形成されるようになり、この貫通領域４によって水晶片部１の外形が形成されるに至る。 After the formation of the outer mask pattern 26, as shown in FIG. 5C, the crystal substrate 11 is etched along the outer mask pattern 26 (crystal etching), so that the groove 27 on the upper surface side of the crystal substrate 11 and the lower surface side of the crystal substrate 11 are etched. Groove portions 28 are formed. As the etching progresses, the bottom surfaces of the upper and lower groove portions 27 and 28 become thinner, the bottom surfaces disappear and penetrate vertically, and a through region 4 is formed as shown in FIG. As a result, the outer shape of the crystal piece 1 is formed.
次いで、水晶基板１１の表面および裏面に残存しているレジスト膜２５と金属膜２４とを剥離し、水晶片部１の洗浄処理を行う。その結果、図５（ｅ）および図３に示すように、各区画１２において、水晶片部１のＸ軸プラス側の基端部において、そのＺ′軸方向での両端の角部それぞれで一対の分離用連結部３，３が支持枠部２に対し一体に連結された状態が現出される。一対の分離用連結部３，３はそれぞれ水晶片部１のＺ′軸方向端部の外側面ＡをＸ軸方向に仮想的に延長した仮想側面Ｋ１および水晶片部１のＸ軸プラス側の基端面ＥをＺ′軸方向に仮想的に延長した仮想基端面Ｋ２を連続して外方から覆う形態に構成されることになる。 Next, the resist film 25 and the metal film 24 remaining on the front and back surfaces of the quartz substrate 11 are peeled off, and the quartz piece 1 is cleaned. As a result, as shown in FIGS. 5E and 3, in each section 12, the base end portion on the X-axis plus side of the crystal piece portion 1 is paired at each corner portion at both ends in the Z′-axis direction. A state in which the separating connecting portions 3 and 3 are integrally connected to the support frame portion 2 appears. The pair of separation connecting portions 3 and 3 are respectively a virtual side surface K1 obtained by virtually extending the outer surface A of the end portion in the Z′-axis direction of the crystal piece 1 in the X-axis direction and the X-axis plus side of the crystal piece 1. The virtual base end face K2 obtained by virtually extending the base end face E in the Z′-axis direction is continuously covered from the outside.
以上のような形態で水晶片部１の外形形成工程が実施され、厚みすべり振動型水晶片Ｍ１が得られる。この厚みすべり振動型水晶片Ｍ１は、上記の〔発明の効果〕の項で述べた利点を有するものとなっている。 The outer shape forming process of the crystal piece portion 1 is performed in the form as described above, and the thickness-shear vibration type crystal piece M1 is obtained. The thickness-shear vibration type crystal piece M1 has the advantages described in the above section [Effects of the invention].
〔３〕電極形成の工程
次に、励振電極と引出電極の形成工程に移る。図６を参照しながら説明する。水晶片部１の外形形成後、図６（ａ）に示すように、水晶片部１の表裏両面に前記同様に金属膜２９およびレジスト膜３０を成膜する。次いで、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、前記同様にフォトリソグラフィ技術とヨウ化カリウム溶液によるエッチングによって、励振電極３１，３１および引出電極３２，３２の形状に対応するマスクパターンを水晶片部１の表裏両面に対して形成する。
[3] Electrode Formation Step Next, the process proceeds to the excitation electrode and extraction electrode formation step. This will be described with reference to FIG. After the outer shape of the crystal piece 1 is formed, a metal film 29 and a resist film 30 are formed on both the front and back surfaces of the crystal piece 1 in the same manner as described above, as shown in FIG. Next, as shown in FIGS. 6B and 6C, mask patterns corresponding to the shapes of the excitation electrodes 31 and 31 and the extraction electrodes 32 and 32 are formed by photolithography and etching using a potassium iodide solution as described above. Formed on both the front and back surfaces of the crystal piece 1
そして、図６（ｃ）に示すように、金属膜２９をエッチングして励振電極３１，３１をＸ軸マイナス側に形成するとともに、引出電極３２，３２をＸ軸プラス側に形成する。次いで、図６（ｄ）に示すように、表裏のレジスト膜３０を除去して矩形の水晶片部４０を形成する。 Then, as shown in FIG. 6C, the metal film 29 is etched to form the excitation electrodes 31 and 31 on the X axis minus side, and the extraction electrodes 32 and 32 are formed on the X axis plus side. Next, as shown in FIG. 6D, the front and back resist films 30 are removed to form a rectangular crystal piece 40.
これにより、図７に示すように、水晶基板１１上の区画１２のそれぞれにおいて、励振電極３１，３１と引出電極３２，３２が表裏に形成された矩形の水晶片部４０の複数がそれぞれ一対の分離用連結部３，３を介して支持枠部２に一体に連結された形態の電極付きの厚みすべり振動型水晶片Ｍ２が作製される。この電極付きの厚みすべり振動型水晶片Ｍ２にあっても、上記の〔発明の効果〕の項で述べた利点を有するものとなっている。 Thereby, as shown in FIG. 7, in each of the sections 12 on the crystal substrate 11, a plurality of rectangular crystal piece portions 40 in which the excitation electrodes 31 and 31 and the extraction electrodes 32 and 32 are formed on the front and back are respectively paired. A thickness-shear vibration type crystal piece M2 with electrodes in a form integrally connected to the support frame portion 2 via the connecting portions 3 and 3 for separation is produced. This thickness-shear vibration type crystal piece M2 with electrodes has the advantages described in the above section [Effects of the invention].
〔４〕分離による矩形の水晶片部採取の工程
次いで、図６（ｅ）に示すように、例えばレーザーダイシングにより分離用連結部３，３において矩形の水晶片部４０を分離し、矩形の水晶振動板４１として個片化する。この個片化された水晶振動板４１にあっても、上記の〔発明の効果〕の項で述べた利点を有するものとなっている。なお、水晶振動板４１の個片化については、一般的な折り取りの方式もある。
[4] Step of Extracting Rectangular Crystal Piece by Separation Next, as shown in FIG. 6 (e), the rectangular crystal piece 40 is separated at the connecting portions 3 and 3 for separation by laser dicing, for example. The diaphragm 41 is separated into individual pieces. Even the separated crystal diaphragm 41 has the advantages described in the above section [Effects of the invention]. In addition, there is also a general folding method for dividing the crystal diaphragm 41 into individual pieces.
〔５〕水晶発振器の組み立ての工程
次に、図示は省略するが、電極付きの厚みすべり振動型水晶片Ｍ２から個片化して得られた水晶振動板４１をセラミック製のパッケージに収容し、水晶振動板４１における引出電極３２とパッケージにおけるパッド電極とを導電接合材を介して機械的電気的に接合し、水晶振動板４１を励振駆動するための発振回路を含む集積回路をパッケージに収納する。
[5] Step of Assembling Crystal Oscillator Next, although not shown in the drawings, the crystal vibrating plate 41 obtained by separating from the thickness-shear vibration type crystal piece M2 with electrodes is accommodated in a ceramic package, and the crystal An extraction circuit 32 in the vibration plate 41 and a pad electrode in the package are mechanically and electrically bonded via a conductive bonding material, and an integrated circuit including an oscillation circuit for exciting and driving the crystal vibration plate 41 is accommodated in the package.
最後に、パッケージに対してセラミック製または金属製のリッド（蓋体）をかぶせて気密封止する。この水晶発振器は、その水晶振動板４１が形状精度に優れ、高品位な振動特性を発揮する。 Finally, the package is covered with a ceramic or metal lid (lid) to hermetically seal. In this crystal oscillator, the crystal diaphragm 41 has excellent shape accuracy and exhibits high quality vibration characteristics.
（実施例２）
次に、実施例１との比較において水晶片部分離容易性を強化した実施例２について説明する。
(Example 2)
Next, a description will be given of a second embodiment in which the crystal part separation ease is enhanced in comparison with the first embodiment.
図８および図９に示すように、水晶片部１と分離用連結部３との一体の連結領域において、分離をしやすくするための分離支援部５０として、仮想側面Ｋ１およびこれに直角をなして連なる仮想基端面Ｋ２に隣接する状態で主面にＬの字形の凹溝５１を形成してある。このＬの字形の凹溝５１は、水晶片部１あるいは矩形の水晶片部４０を分離する際の印加力に対する抗力（抵抗性）を減じる作用を有する。 As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the imaginary side surface K <b> 1 and a right angle to the imaginary side surface K <b> 1 are formed as the separation support portion 50 for facilitating separation in the integral connection region of the crystal piece 1 and the separation connection portion 3. An L-shaped concave groove 51 is formed on the main surface in a state adjacent to the continuous virtual base end face K2. The L-shaped concave groove 51 has an action of reducing a resistance (resistance) to an applied force when the crystal piece 1 or the rectangular crystal piece 40 is separated.
Ｌの字形の凹溝５１の寸法につき実験を行った。４０μｍ厚の水晶ウェハ（水晶基板）を用いた実験で、溝幅を色々に変化させるとともに溝深さを色々に変化させ、分離用連結部３による水晶片部１の支持性能や安定性の状況、折りピンを下動させての水晶片部１の折り取りの容易さの状況、エッチングの過剰浸食の有無や程度の確認などを行った。溝幅の変化範囲は５〜５０μｍ、溝深さの変化範囲は４〜６１μｍとした。 An experiment was conducted on the size of the L-shaped concave groove 51. In the experiment using a 40 μm thick quartz wafer (quartz substrate), the groove width and the groove depth were varied, and the support performance and stability of the crystal piece 1 by the connecting part 3 for separation. Then, confirmation was made of the ease of breakage of the crystal piece 1 by moving the folding pin downward, the presence or absence of excessive etching erosion, and the like. The change range of the groove width was 5 to 50 μm, and the change range of the groove depth was 4 to 61 μm.
溝幅５μｍで溝深さ４μｍのものでは折り取りが少ししにくい傾向があった。また、溝幅２５μｍで溝深さ２７μｍのものでは水晶片部が少し揺れ、ハンドリングしにくい傾向があった。実験結果を表１にまとめる。 When the groove width was 5 μm and the groove depth was 4 μm, there was a tendency that it was difficult to break. Further, when the groove width was 25 μm and the groove depth was 27 μm, the crystal piece part shook a little and there was a tendency that it was difficult to handle. The experimental results are summarized in Table 1.
以上のような条件を守ることで、ウェットエッチングの際にＬの字形の凹溝５１の溝内でのエッチングストップを実現し、過剰浸食を防止することができる。 By keeping the above conditions, it is possible to realize an etching stop in the groove of the L-shaped concave groove 51 during wet etching and prevent excessive erosion.
実験の結果およびその結果を受けての様々な考察から、溝幅は６〜２２μｍが適切で、溝深さは４〜２３μｍが適切であることを確認した。溝幅について好ましくは８〜１８μｍであり、溝深さについて好ましくは６〜２０μｍである。さらに好ましくは、溝幅は１０〜１５μｍ、溝深さは８〜１４μｍである。 From the results of the experiment and various considerations based on the results, it was confirmed that the groove width of 6-22 μm is appropriate and the groove depth of 4-23 μm is appropriate. The groove width is preferably 8 to 18 μm, and the groove depth is preferably 6 to 20 μm. More preferably, the groove width is 10 to 15 μm and the groove depth is 8 to 14 μm.
上記の寸法例は厚さ４０μｍの水晶ウェハについてのものであるが、厚さ４０μｍの水晶ウェハでは、溝幅２５μｍ程度まで、溝深さ２７μｍ程度まで許容範囲としてよいことも確認した。 The above dimension example is for a quartz wafer having a thickness of 40 μm, but it was also confirmed that a quartz wafer having a thickness of 40 μm may have an allowable range up to a groove width of about 25 μm and a groove depth of about 27 μm.
このようにＬの字形の凹溝５１の溝幅、溝深さを適正化すると、ハンドリングの作業性が向上する。 Thus, if the groove width and groove depth of the L-shaped concave groove 51 are optimized, handling workability is improved.
なお、Ｌの字形の凹溝５１は、分離用連結部３の表面側のみに形成するのでもよいし、あるいは裏面側にのみ形成するのでもよいし、あるいは表裏両面に形成するのでもよい。 Note that the L-shaped concave groove 51 may be formed only on the front surface side of the separation connecting portion 3, or may be formed only on the back surface side, or may be formed on both the front and back surfaces.
（その他の実施例）
分離支援部５０について、Ｌの字形の凹溝５１以外の形態を説明する。図１０（ａ）では、仮想側面Ｋ１およびこれに直角をなして連なる仮想基端面Ｋ２に沿った連結領域において、複数の凹所５２を間隔を開けて形成し、これら複数の凹所５２をもって分離支援部５０としている。この場合、開ける間隔は等間隔でもよいし不等間隔でもよい。
(Other examples)
The separation support unit 50 will be described in forms other than the L-shaped groove 51. In FIG. 10A, a plurality of recesses 52 are formed at intervals in the connection region along the virtual side surface K1 and the virtual base end surface K2 continuous at right angles to the virtual side surface K1, and separated by the plurality of recesses 52. The support unit 50 is used. In this case, the opening intervals may be equal intervals or unequal intervals.
また、仮想側面Ｋ１および仮想基端面Ｋ２に沿って複数の凹所を形成する場合に、角部近傍においては単位面積当たりの形成数を少なくした粗領域とし、角部から離れるに従って単位面積当たりの形成数を多くした密領域とする態様もある。 Further, when a plurality of recesses are formed along the virtual side surface K1 and the virtual base end surface K2, a rough region with a reduced number of formations per unit area is formed in the vicinity of the corner, and per unit area as the distance from the corner is increased. There is also an aspect in which a dense region is formed with a large number of formations.
このような凹所５２群は、分離用連結部３の表面側のみに形成するのでもよいし、あるいは裏面側にのみ形成するのでもよいし、あるいは表裏両面に形成するのでもよい。表裏両面に形成するときは、平面視で表裏で同じ位置に配置してもよいし、あるいは表裏で位置をずらせてもよい。 Such a group of recesses 52 may be formed only on the front surface side of the separation connecting portion 3, or may be formed only on the back surface side, or may be formed on both the front and back surfaces. When forming on both front and back surfaces, they may be arranged at the same position on the front and back in plan view, or the positions may be shifted on the front and back.
あるいは、凹所に代えて、間隔を開けて形成された複数の貫通孔をもって分離支援部を構成するのでもよい（図示省略）。あるいは、凹所のすべてを貫通孔に代えるのではなく、一部のみ貫通孔に代えるのでもよい。 Or it may replace with a recess and may comprise a separation assistance part with a plurality of penetration holes formed at intervals (illustration omitted). Alternatively, instead of replacing all of the recesses with through holes, only a part of the recesses may be replaced with through holes.
図１０（ｂ）のものは、複数の凹所５２につき、その大きさ（直径）に変化を持たせたものである。連結領域でＸ軸方向からＺ′軸方向に向きを変える水晶片部１の仮想角部Ｑ１において、凹所５２の大きさを最も小さくし、仮想角部Ｑ１から離れるに従って大きさを順次に大きくしてある。 In FIG. 10B, the size (diameter) of the plurality of recesses 52 is changed. In the virtual corner portion Q1 of the crystal piece 1 that changes the direction from the X-axis direction to the Z′-axis direction in the connection region, the size of the recess 52 is minimized, and the size is sequentially increased as the distance from the virtual corner portion Q1 increases. It is.
図１０（ｃ）のものは、Ｌの字形の凹溝５１の変形で、仮想角部Ｑ１の直近で凹溝５３の幅を最も小さくし、仮想角部Ｑ１から離れるに従って幅を順次に大きくしてある。 FIG. 10 (c) shows a modification of the L-shaped concave groove 51, in which the width of the concave groove 53 is minimized in the immediate vicinity of the virtual corner portion Q1, and the width is sequentially increased as the distance from the virtual corner portion Q1 increases. It is.
図１０（ｂ），（ｃ）の場合、分離支援部５０の強度分布として、仮想角部Ｑ１で最も強度が高く、仮想角部Ｑ１から離れるに従って強度を次第に低くしている。その結果、分離用連結部３での水晶片部１の分離がより容易なものとなり、水晶振動板の形状精度をより高精度化する。加えて、水晶片をハンドリングする際に、振動や衝撃のために水晶片部１が不測に脱落することを確実に防止できる。 In the case of FIGS. 10B and 10C, the intensity distribution of the separation support unit 50 has the highest intensity at the virtual corner Q1, and the intensity gradually decreases as the distance from the virtual corner Q1 increases. As a result, the separation of the crystal piece 1 at the separation connecting portion 3 becomes easier, and the shape accuracy of the crystal diaphragm is further increased. In addition, when the crystal piece is handled, it is possible to reliably prevent the crystal piece portion 1 from being accidentally dropped due to vibration or impact.
図１１および図１２（ａ）は電極付きの厚みすべり振動型水晶片の他の実施例を示す。これまで説明してきた実施例にあっては、引出電極３２，３２を水晶片部１のＸ軸プラス側の端縁部に配置しているが（例えば図７参照）、図１１、図１２（ａ）に示す実施例では、引出電極３２，３２を水晶片部１のＺ′軸方向端部の外側面端縁部に配置している。詳しくは、水晶片部１の表裏両面において、その中央部分に励振電極３１，３１が互いに対向する状態で形成されているとともに、水晶片部１の表裏両面において、Ｚ′軸方向端部の外側面端縁部に、引出電極３２，３２が励振電極３１，３１に電気的に接続される状態で形成されている。 FIG. 11 and FIG. 12 (a) show another embodiment of a thickness-shear vibration type crystal piece with electrodes. In the embodiment described so far, the extraction electrodes 32 and 32 are arranged at the edge on the X axis plus side of the crystal piece 1 (see, for example, FIG. 7). In the embodiment shown in a), the extraction electrodes 32 and 32 are arranged on the outer surface edge of the Z′-axis direction end of the crystal piece 1. More specifically, the excitation electrodes 31 and 31 are formed in the central portion of the front and back surfaces of the crystal piece 1 so as to face each other. The extraction electrodes 32 and 32 are formed on the side edge portions in a state of being electrically connected to the excitation electrodes 31 and 31.
また、図１２（ｂ）の実施例は、水晶片部１を横長に形成したものである。すなわち、水晶片部１のＸ軸方向に沿った辺が短辺であり、Ｚ′軸方向に沿った辺が長辺となっている。このような横長の水晶片部１に対して、図１２（ａ）と同様に励振電極３１，３１および引出電極３２，３２を形成している。 In the embodiment of FIG. 12B, the crystal piece 1 is formed in a horizontally long shape. That is, the side along the X-axis direction of the crystal piece 1 is a short side, and the side along the Z′-axis direction is a long side. Excitation electrodes 31 and 31 and extraction electrodes 32 and 32 are formed on such a horizontally long crystal piece 1 as in FIG.
なお、図１１、図１２において、その他の構成については上記の実施例と同様であるので、同一部分に同一符号を付すにとどめ、説明を省略する。 In FIG. 11 and FIG. 12, since the other configuration is the same as that of the above embodiment, the same reference numerals are given to the same portions, and the description is omitted.
なお、図１３に示すようなメサ型の水晶振動板６０に対して本発明を適用してもよい。メサ型というのは、平行平板とは異なり、中央部が厚く、外側部または周囲が薄い形状であり、この中央部に振動エネルギーを閉じ込めることができる。このように振動エネルギーを閉じ込めることでＣＩ（クリスタルインピーダンス）を向上させ、かつ安定させることができる。 Note that the present invention may be applied to a mesa-type quartz diaphragm 60 as shown in FIG. Unlike a parallel plate, the mesa type has a thick central portion and a thin outer portion or periphery, and vibration energy can be confined in the central portion. By confining vibration energy in this way, CI (crystal impedance) can be improved and stabilized.
メサ型の水晶振動板６０では、その水晶片部１が中央肉厚部１Ａと周囲肉薄部１Ｂとを有しているが、周囲肉薄部１Ｂの上下方向での位置については、図示のように中央肉厚部１Ａの厚み方向の丁度中央に位置する形態のほか、中央肉厚部１Ａの表面と面一であっても、また中央肉厚部１Ａの裏面と面一であってもよい。 In the mesa-type quartz diaphragm 60, the crystal piece 1 has a central thick part 1A and a peripheral thin part 1B. The vertical position of the peripheral thin part 1B is as shown in the figure. In addition to the form located in the center in the thickness direction of the central thick part 1A, it may be flush with the surface of the central thick part 1A, or may be flush with the back surface of the central thick part 1A.
さらに、本発明を中央部が薄く、両外側部が厚い形状の逆メサ型の水晶振動板に適用してもよい。逆メサ型は高周波数化に有利である。 Furthermore, the present invention may be applied to an inverted mesa type crystal diaphragm having a thin central portion and thick outer portions. The inverted mesa type is advantageous for higher frequency.
また、図１４に示すように、仮想側面Ｋ１およびこれに直角をなして連なる仮想基端面Ｋ２を覆うＬの字形の分離用連結部３，３については、そのＸ軸方向の寸法をＺ′軸方向の寸法より長くするのでもよい。 Further, as shown in FIG. 14, for the L-shaped separating connecting portions 3 and 3 that cover the virtual side face K1 and the virtual base end face K2 that extends perpendicularly to the virtual side face K1, the dimension in the X-axis direction is set to the Z ′ axis. It may be longer than the dimension in the direction.
なお、図３や図９において仮想線Ｗ１で示すように、水晶片部１の支持枠部２に対する支持のための別の分離用連結部３′を水晶片部１のＸ軸マイナス側の端部において支持枠部２に一体に形成してもよい。なお、図示はしていないが、図１４においても同様である。 3 and 9, another separation connecting portion 3 ′ for supporting the crystal piece 1 with respect to the support frame portion 2 is connected to the end of the crystal piece 1 on the minus side of the X axis. It may be formed integrally with the support frame 2 in the part. Although not shown, the same applies to FIG.
この別の分離用連結部３′の態様としては、上記実施例の分離用連結部３のように水晶片部１の角部を２方向から覆うような形態のものでなくてもよい。 As another aspect of the separation connecting portion 3 ′, it is not necessary to have a form that covers the corner of the crystal piece 1 from two directions like the separation connecting portion 3 of the above embodiment.
この別の分離用連結部３′は、水晶片部１を安定的に支持枠部２に支持させるもので、エッチングの過剰浸食を防止するものでなくてよい。もっとも、水晶片部１のＸ軸マイナス側の端部で左右方向の一端または両端の角部に対して、２方向から覆うような形態のものとして構成することを妨げない。その場合は、仮想線Ｗ２の位置に別の分離用連結部３′を配置する。 This separate connecting portion 3 'is for stably supporting the crystal piece 1 on the support frame 2, and does not have to prevent excessive etching erosion. However, it is not prevented that the crystal piece portion 1 is configured to be covered in two directions with respect to one end or both end corners in the left-right direction at the end on the X axis minus side. In that case, another separation connecting portion 3 ′ is arranged at the position of the virtual line W 2.
以上説明したように本実施形態の厚みすべり振動型水晶片によれば、Ｘ軸プラス側でのエッチングの過剰浸食の防止と水晶片部の分離容易性の確保とを両立させ、分離で得られることとなる水晶振動板の形状精度を良好化し、その振動特性の向上を図ることができる。 As described above, according to the thickness-shear vibration type crystal piece of the present embodiment, it is possible to achieve both prevention of excessive etching erosion on the X-axis plus side and ensuring the ease of separation of the crystal piece part and separation. Therefore, the shape accuracy of the quartz crystal plate can be improved, and the vibration characteristics can be improved.
本発明の技術は、厚みすべり振動モードである水晶片に関して、Ｘ軸プラス側でのエッチングの過剰浸食の防止と水晶片部の分離容易性の確保とを両立させ、分離で得られることとなる水晶振動板の形状精度を良好化し、その振動特性の向上を図る技術として有用である。 The technology of the present invention can be obtained by separating the quartz piece that is in the thickness-shear vibration mode by preventing both excessive etching erosion on the X-axis plus side and ensuring the ease of separation of the quartz piece. This is useful as a technique for improving the shape characteristics of a quartz diaphragm and improving its vibration characteristics.
１ 水晶片部
２ 支持枠部
３ 分離用連結部
４ 貫通領域
１１ 水晶基板
３１ 励振電極
３２ 引出電極
４０ 矩形の水晶片部
４１ 水晶振動板
５０ 分離支援部
Ｋ１ 仮想側面
Ｋ２ 仮想基端面
Ｑ１ 仮想角部
Ｍ１ 厚みすべり振動型水晶片
Ｍ２ 電極付きの厚みすべり振動型水晶片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal piece part 2 Support frame part 3 Separation connection part 4 Through region 11 Crystal substrate 31 Excitation electrode 32 Extraction electrode 40 Rectangular crystal piece part 41 Crystal diaphragm 50 Separation support part K1 Virtual side face K2 Virtual base end face Q1 Virtual corner part M1 Thickness-slip vibration type crystal piece M2 Thickness-slip vibration type crystal piece with electrode
Claims (12)
前記分離用連結部は、水晶結晶軸のＸ軸（電気軸）プラス側の前記水晶片部の基端部であって前記水晶結晶軸のＺ軸（光学軸）から傾斜した軸であるＺ′軸方向の少なくとも一つの角部において配置され、かつ、当該分離用連結部によって、前記水晶片部のＺ′軸方向端部の外側面をＸ軸方向に仮想的に延長した仮想側面および前記水晶片部のＸ軸プラス側の基端面をＺ′軸方向に仮想的に延長した仮想基端面が連続して外方から覆われており、
前記分離用連結部には、前記仮想側面および前記仮想基端面に沿う領域に、前記分離をし易くする分離支援部が設けられていることを特徴とする厚みすべり振動型水晶片。 A rectangular crystal piece portion; a support frame portion that supports the crystal piece portion; and a separation connecting portion that connects the crystal piece portion to the support frame portion , wherein the crystal piece portion is the support frame portion. In the thickness-shear vibration crystal piece that is connected to the separation connecting portion and the crystal piece portion can be separated from the support frame portion at the separation connecting portion,
The separation connecting portion is a base end portion of the crystal piece portion on the X axis (electrical axis) plus side of the crystal crystal axis and is an axis inclined from the Z axis (optical axis) of the crystal crystal axis. A virtual side surface disposed at at least one corner in the axial direction and virtually extending in the X-axis direction on the outer surface of the Z′-axis direction end portion of the crystal piece by the connecting portion for separation, and the crystal A virtual base end surface virtually extending the base end surface on the X axis plus side of one part in the Z′-axis direction is continuously covered from the outside,
The thickness-shear vibration type crystal piece, wherein the separation connecting portion is provided with a separation support portion that facilitates the separation in a region along the virtual side surface and the virtual base end surface.
水晶基板からエッチングにより、前記水晶片部を、水晶結晶軸のＸ軸（電気軸）プラス側の前記水晶片部の基端部であって前記水晶結晶軸のＺ軸（光学軸）から傾斜した軸であるＺ′軸方向の両端の角部それぞれにおいて、前記水晶片部のＺ′軸方向端部の外側面をＸ軸方向に仮想的に延長した仮想側面および前記水晶片部のＸ軸プラス側の基端面をＺ′軸方向に仮想的に延長した仮想基端面が連続して前記分離用連結部によって外方から覆われる外形形状に、形成する工程と、The crystal piece is tilted from the Z-axis (optical axis) of the crystal crystal axis by etching from the crystal substrate at the base end portion of the crystal piece portion on the X axis (electrical axis) plus side of the crystal crystal axis. At each corner of both ends in the Z′-axis direction, which is the axis, a virtual side surface in which the outer surface of the Z′-axis direction end portion of the crystal piece portion is virtually extended in the X-axis direction and the X-axis plus of the crystal piece portion Forming a virtual base end surface virtually extending in the Z′-axis direction on the side base end surface into an outer shape continuously covered by the separation connecting portion;
前記水晶片部の表裏両面に前記励振電極と前記引出電極とを形成する工程と、Forming the excitation electrode and the extraction electrode on both front and back surfaces of the crystal piece,
前記水晶片部を前記分離用連結部で前記支持枠部から分離する工程と、Separating the crystal piece from the support frame at the separation connecting portion;
を含むことを特徴とする水晶振動板の製造方法。A method of manufacturing a quartz crystal diaphragm, comprising:
前記水晶振動板における前記引出電極と前記パッケージにおけるパッド電極とを機械的電気的に導電接合材により接合する工程と、
前記パッケージを気密封止する工程と、
を含むことを特徴とする水晶振動子の製造方法。 A step of accommodating the quartz crystal plate obtained by the manufacturing method according to claim 10 in a package;
Mechanically and electrically bonding the lead electrode in the quartz crystal diaphragm and the pad electrode in the package with a conductive bonding material;
Hermetically sealing the package;
A method of manufacturing a crystal resonator , comprising :
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